По заявлению генерального директора Центра водородной энергетики АФК «Система» Ю.А. Добровольского испытания водородного речного трамвайчика начнутся уже в апреле 2023 г. Водородная энергетика — отрасль энергетики, основанная на использовании водорода в. создание нормативной базы в области безопасности водородной энергетики. Одним из главных вопросов современной экологии и развития водородной энергетики является решение проблем крупномасштабного получения дешевого водорода. Своим возникновением водородная энергетика в значительной степени обязана энергетическому кризису периода 70-ых годов прошлого века, охватившего целый ряд.
Получение водорода
- Водородная энергетика: ждать ли революции в технологиях?
- Развитие водородной энергетики — принципы и перспективы
- Защита документов
- Атомно-водородная энергетика
- Станции и проекты
- Сообщество
Водородная энергетика: когда наступит будущее?
| В России планируется развитие нового энергетического направления - водородного | Концепция водородной энергетики предполагает получение водорода путём разложения воды с затратой ядерной энергии, транспорт водорода к центрам его потребления и распределение. |
| Альтернативные источники энергии - Водородная энергетика | Принцип работы водородной энергетики заключается в процессе электролиза воды, в результате которого выделяется водород и кислород. |
| Водородная энергетика: преимущества, принцип работы и перспективы | В настоящее время экономически развитые страны вкладывают в данное направление большие инвестиции и рассматривают водородную энергетику как энергетику будущего. |
Зелёный элемент. Как мир переходит на водород и чем это грозит России
От этого отказались, возникли новые ощущения, новые идеи, и самая волшебная идея конца 70-х годов прошлого века — это водородная энергетика. ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И ВОДОРОД В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПРЕИМУЩЕСТВА Монография Электронное текстовое издание. В октябре 2020 года Правительством РФ был утвержден План мероприятий по теме «Развитие водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года». Атомно-водородная энергетика — пути развития. Н.Н. ПОНОМАРЕВ-СТЕПНОЙ, академик, А.Я. СТОЛЯРЕВСКИЙ, кандидат технических наук. «Энергия» 2004, № 1. С. 3-9. Свойства водорода. Недавно обнародованный план развития водородной энергетики на 2021-2035 годы предусматривает производство к 2025 году лишь 100 000–200 000 тонн зеленого водорода в.
Водородная энергетика: прекрасное далёко
Есть шанс спасти отечественный автопром от отставания. Даже РЖД планирует перевести локомотивы на водород. Второе интересующее нас направление связано с экспортом металлов, азотных удобрений и других продуктов химической промышленности. При введении углеродного налога, производство «зеленого» водорода станет значительно выгоднее, а у нас появится новое конкурентное преимущество.
В конце концов, водородное топливо наиболее экологически чистое. В процессе его использования остается только вода. И единственный способ решения экологической проблемы напрямую связан с введением электрического, а для России — водородного транспорта.
Совсем скоро выйдет статья, основанная на нашем расчете показателей экономики и выбросов углекислого газа разных видов автобусов, из которого следует, что для московского региона водородный автобус — это уже сегодня экологически оправданное явление. Название изображения — Какие научные задачи необходимо решить в первую очередь? Вы много говорили о технологиях, о создании мобильных источников энергии и аккумуляторов к ним.
А что насчет фундаментальных задач? Одна из наиболее актуальных задач связана с получением водорода более дешевым, чем электролиз, способом. Например, фотокатализом — фотобиологическое получение водорода буквально из грязи.
Вторая фундаментальная задача связана с хранением водорода. Пока мы до конца не научились правильно транспортировать и хранить водород. Именно поэтому стоимость водорода по большей части складывается из цены логистики: хранения и передачи.
Есть много интересных работ в этом направлении: например, хранение водорода в различных органических соединениях. Третью задачу пытаемся решить в том числе и мы. Речь идет о создании топливных элементов.
Сегодня активно используется только два типа топливных элементов: твердополимерные и твердооксидные. Самая перспективная область развития связана со среднетемпературными топливными элементами. Опытные образцы уже существуют.
Однако их эффективность гораздо хуже, чем у тех, которые мы уже используем. Я надеюсь, что в дальнейшем эти технологии продвинутся вперед и обеспечат нас новыми видами экологически чистого транспорта и другими передовыми решениями. Мы точно не знаем, какой из способов в итоге будет предпочтительным, но экспериментировать в этой области точно продолжат в ближайшие годы.
Помимо этого, ожидается всплеск интереса к водородной технике. В Европе он уже происходит прямо сейчас. Совсем недавно к нам приезжали сотрудники одного из крупнейших автобусных производителей — фирмы Solaris.
По их сведениям, заказы на водоробусы уже полностью сформированы до 2022. При этом на электробусы, которые они также массово выпускают — только до середины 2021-го. Отдельная история для России: локомотивы нового поколения.
Расчеты указывают на то, что водородный локомотив будет востребован. Опытный образец появится в России уже в следующем году. Активно будет развиваться и водный транспорт.
Уже сегодня экологические нормы на каботажные суда те, которые ходят между морскими портами одного и того же государства предполагают нулевое загрязнение окружающей среды. А этого можно достичь только двумя способами: использовать аккумулятор либо водород. И, конечно, нельзя забывать об авиации.
К сожалению, в России слабо развита сфера гражданского авиастроения. При этом, на Западе это направление активно развивается. Прогнозы предполагают, что короткие рейсы на малых самолетах точно перейдут на водород, а в крупных самолетах появятся вспомогательные силовые установки на водороде.
Такие гиганты, как «Boeing» и «Airbus» заявили, что в 2035 году их самолеты будут летать на водородном топливе. Скажу честно, я скептически к этому отношусь.
На шельфе Израиля , Кипра , Египта , Ливии , Алжира активно ведут разведку и добычу нефтегазовые гиганты, среди которых выделяется Chevron Mediterranean дочерняя компания Chevron. Уже через две недели после начала конфликта на Украине Еврокомиссия предложила странам ЕС план по отказу от ископаемых видов топлива. План, безусловно готовился давно, и военная спецоперация России стала катализатором для активизации этого процесса. В 2022 г. В соответствии с планом ЕС планирует производить 10 млн. Это предполагает модернизацию всей энергетической системы ЕС. Переход на терминалы СПГ , который активно идет в это время, позволит использовать эту инфраструктуру и для развития водородного направления.
С этой точки зрения, отказ ЕС от поставок трубопроводного газа имеет логику, поскольку водород может представлять альтернативу. Но насколько это реалистично? Один из ключевых вопросов повестки - может ли водород заменить нефть и газ из России?
Другие топливные элементы, которые могут использоваться для транспортных средств, включают топливные элементы на фосфорной кислоте и метаноловые топливные элементы. Топливные элементы на фосфорной кислоте обычно больше ПЭМ топливных элементов и требуют более длительного времени запуска, поэтому они разрабатываются для городских автобусов и трейлеров. Метаноловые топливные элементы представляют собой относительно новую технологию, которая может использоваться в пассажирских автомобилях и других транспортных средствах. Вопросы о безопасности, нормах и стандартах, безопасен ли водород? Большинство видов топлива имеет высокое энергосодержание, и с ними нужно правильно обращаться в целях безопасности.
Водород не является исключением. В целом водород не более и не менее опасен, чем бензин, пропан или метан. Как и в случае любого топлива безопасное обращение зависит от знания конкретных физических, химических и тепловых свойств и учета безопасных способов приспособления к этим свойствам. Водород, с которым обращаются, обладая таким знанием, является безопасным топливом. Водород безопасно производился, хранился, транспортировался и использовался в больших объемах в промышленности, используя стандартную практику, установившуюся в последние 50 лет. Эта практика может быть распространена на непромышленное использование водорода, чтобы достичь такого же уровня безопасности. Был ли причиной взрыва "Гинденбурга" водород? Недавнее изучение катастрофы показывает, что в этом повинна краска, использованная для оболочки дирижабля, которая содержала такие же компоненты, как ракетное топливо.
Во время швартовки дирижабля в 1937 году электрический разряд воспламенил оболочку и пламя перекинулось на поверхность дирижабля. Только двое умерли от ожогов, и те были вызваны горящей обшивкой и дизельным топливом. Водород сгорел быстро, вверху и вдали от людей. Более подробную информацию можно найти в....... Похоже ли горение водорода на водородную бомбу? Горение водорода, как горение бензина, природного газа или свечи, представляет собой химическую реакцию, что означает, что смещаются только электроны и образуются новые соединения, например вода, но основные атомы остаются теми же. В ядерной реакции ядра водорода сталкиваются и сливаются в ядро гелия, высвобождая огромное количество энергии. Поскольку ядра водорода имеют положительный заряд, они взаимно отталкиваются.
Чтобы ядра водорода сблизились и могло произойти слияние, водород должен быть нагрет до фантастических температур обычно сотни миллионов градусов.
Однако это не так, и подобный способ сжигания водорода не является экологическим чистым. А водородная энергетика преследует именно цель экологической эффективности и чистоты, иначе оправдать её применение при такой огромной стоимости по сравнению с традиционной энергетикой - невозможно. Почему же так?
Если просто, то при сжигании любого вида топлива в атмосфере, будут образовываться оксиды азота. Это довольно сильное и токсичное загрязнение, образующееся при температуре выше 650 градусов Цельсия при взаимодействии кислорода и азота. Поэтому при сжигании водорода вместе с водой будет выбрасываться и загрязнение в виде окислов азота. BMW Hydrogen 7, топливом для которой может быть обычный бензин, или жидкий водород.
Второй путь — совершенствование топливных элементов. Сам по себе принцип действия топливного элемента был открыт в 1839 году. Суть его в том, что химическая энергия топлива преобразуется в электрическую, минуя процесс горения. Тем самым повышается КПД преобразования энергии и надёжность процесса.
Следовательно, в водородном топливном элементе химическая энергия водорода непосредственно преобразуется в электрическую, окисляясь кислородом без горения. Хотя топливные элементы были изобретены еще в XIX в. Схема топливного водородного элемента Схема топливного водородного элемента Топливный элемент — гальваническая ячейка, вырабатывающая электроэнергию за счёт окислительно-восстановительных превращений реагентов, поступающих извне. При работе топливного элемента электролит и электроды не расходуются и не претерпевают каких-либо изменений.
В нём химическая энергия топлива непосредственно превращается в электрическую. Анимация работы водородного топливного элемента Анимация работы водородного топливного элемента Если сравнить энергетические характеристики водорода и бензинового топлива, то при "сжигании" 1 кг водорода выделяется 120-140 МДж энергии, а при сжигании 1 литра бензина топлива — 25-44 МДж. Свойства водорода Свойства водорода Тут водород по энергетической эффективности в 3-4 раза превосходит традиционное топливо. Toyota Mirai - современный водородный автомобиль.
Оснащен водородным топливным элементом, с двумя баками для хранения водорода высокого давления 700 атмосфер. Автомобиль способен проехать паспортные 650 км реальные 350-400 км , на полной заправке 5 кг водорода. Однако водород — это газ, причём самый легкий почти в 15 раз легче воздуха и, следовательно, очень летучий. Поэтому в 1 кубометре водорода содержится примерно столько же энергии, сколько в 250 гр.
И вот тут и начинаются проблемы, которые водородная энергетика пытается решить.
Развитие водородной энергетики — принципы и перспективы
Если ли место для России в водородном будущем К 2050 году почти четверть мировой потребности в энергии будет покрываться за счёт водорода, а его цена сравняется со стоимостью природного газа, следует из доклада Bloomberg. Ключом к их удешевлению является глобальное масштабирование технологий — в сотни, тысячи раз — и здесь важна роль мер поддержки со стороны государств». Многие страны разработали национальные водородные стратегии — в частности, они появились в Германии, Нидерландах, Франции, Норвегии, Португалии, Испании. Осенью 2020 года такой документ появился и в России. Согласно ему, экспорт водорода из России к 2024 году должен достичь 200 000 тонн, а к 2035 году вырасти уже до 2 млн тонн. Сейчас в стране производят 5 млн тонн водорода в год, но весь используют во внутреннем промышленном секторе. Вообще водород можно производить почти везде. Надежды на экспорт связаны с ожиданиями, что производимый в стране «безуглеродный» водород будет настолько дёшев, что его будет выгодно продавать в другой стране за сотни и тысячи километров от места производства, объяснил Юрий Мельников. У России есть развитая сеть трубопроводов, у Германии — технологии. Объединив эти возможности, можно получить совместные перспективы, — говорит доцент кафедры национальной экономики экономфака РУДН Максим Черняев.
РФ своими действиями даёт понять, что готова к подобному развитию событий. Готовы ли партнёры? Германия изучает этот вопрос». Вместе с тем существует опасность стать сырьевым придатком, только на более высокотехнологичном уровне. Риск в том, что начнут отправлять весь произведённый водород в Европу без дальнейшего использования в производстве или для энергетических нужд граждан», — считает руководитель направления «Промышленность» Института технологий нефти и газа Ольга Орлова. Первыми крупными производителями «зелёного» водорода, вероятнее всего, станут «Росатом» и «Газпром». Пилотные установки компании запустят к 2024 году на базе атомных электростанций, объектах добычи газа и перерабатывающих предприятиях. Кроме того, к этому году «Росатом» должен построить опытный полигон для испытаний железнодорожного транспорта на водородных двигателях. Рост спроса на «зелёную» энергетику угрожает бюджетным доходам страны.
В России это по-видимому первая диссертация, в которой подробно изучались вопросы теории рабочих процессов ДВС, работающего на водороде [1]. В конце 1980х-начале 90х проходил испытания авиационный реактивный двигатель на жидком водороде, установленный на самолёте ТУ-154. В 2004 году президентом ассоциации избран П.
Шелищ сын легендарного "Водородного лейтенанта". В 2003 году компания « Норильский никель » и Российская академия наук подписали соглашение о ведении научно-исследовательских работ в сфере водородной энергетики. В 2006 году «Норильский никель» приобрел контрольный пакет американской инновационной компании Plug Power, являющейся одним из лидеров в сфере разработок, связанных с водородной энергетикой.
Начало промышленной реализации «водородного проекта», по его словам, намечено на 2008 год. В результате банкротства подрядчики не получили средства за выполненные и принятые работы в объеме почти 200 млн. Компания планирует продать к 2015 году 200 тысяч бытовых энергетических систем на водородных топливных элементах [14].
В сентябре корейская компания POSCO завершила строительство завода по производству стационарных энергетических установок на водородных топливных элементах. Мощность завода 50 МВт. Мощность установок от 0,6 кВт.
В качестве топлива используется метанол. Канистры с метанолом продаются 800 магазинах Европы [16]. Транспорт Первые лётные испытания установки для бортового питания на водородных топливных элементах мощностью 20 кВт.
В марте 2008 года во время экспедиции STS-123 шаттла Endeavour топливные элементы производства компании UTC Power преодолели рубеж в 100 тысяч операционных часов в космосе [18].
Передовые компании автотранспортной отрасли в этом направлении — Toyota и Hyundai, которые выпускают водородные автомобили, и Honda, которая готовится к выпуску водородного кроссовера. Самолеты на водородных двигателях тестируют ZeroAvia и Universal Hydrogen. Крупные проекты по электролизу, которые позволят наполнить рынок чистым водородом и озеленить эти сферы экономики, реализуются по всему миру. Лидер в производстве зеленого водорода — Китай, где работает самый мощный в мире электролизер на 150 МВт, способный производить 24 тыс. Компания Sinopec строит во Внутренней Монголии крупнейший завод Ordos по получению 30 тыс. Планы компании к 2025 году — 2 млн т ежегодно. Объемы после запуска всего комплекса составят 3 млн т зеленого водорода в год, который будут направлять в том числе на получение чистого аммиака и авиационного топлива. Первая очередь на 2 ГВт ожидается в 2026 году. Хранение водорода — одна из инфраструктурных проблем, так как не везде есть условия для строительства систем хранения.
Одно из крупнейших хранилищ водорода должно также появиться в США. Мощность подземного хранилища составит 300 ГВт. Индия находится на третьем месте по выбросам CO2 после Китая и США, поэтому крупные зеленые проекты для страны особенно актуальны. Питаться завод будет от 4 ГВт энергии, производимой солнечными элементами и ветровыми станциями, и сможет генерировать к 2030 году 1 млн т водорода. Краткосрочные планы Европы по чистому водороду — 1 млн т к 2024 году. В ЕС множество небольших водородных проектов, часто направленных на использование топливных элементов на транспорте. Крупнейшим производителем чистого газа называют испанскую Iberdrolla, которая запустила завод в Пуэртольяно с электролизером мощностью 20 МВт. Предприятие сможет выдавать до 3 тыс. Отраслевая стратегия до 2022 года была ориентирована на экспорт: к 2030 году планировалось поставлять 2 млн т газа в Китай, Японию и Германию и другие страны. Из-за политического кризиса планы пришлось пересматривать, новые показатели по экспорту пока не утверждены.
Эксперты Центра энергетических систем будущего «Энерджинет» Национальной технологической инициативы считают, что в условиях кризиса и сложностей с развитием поставок фокус частично нужно сместить на водородные технологии. К ним относятся создание твердооксидных топливных элементов устройств, работающих на водороде, которые чаще всего используют на транспорте , электролизеров, способов транспортировки водорода и др.
Неоспоримым достоинством водородного топлива являются относительная экологическая безопасность его использования, приемлемость для тепловых двигателей без существенного изменения их конструкции, высокая калорийность, возможность долговременного хранения, транспортировки по существующей транспортной сети, нетоксичность и т. Однако существенной непреодолимой проблемой до сегодняшнего дня остается неэкономичность его промышленного производства. В широком смысле водородная энергетика основана на использовании в качестве топлива водорода. Водородная энергетика также включает: получение водорода из воды и др. Однако, водородная энергетика пока не получила широкого применения.
Методы получения водорода, способы его хранения и транспортировки, которые рассматриваются как перспективные для водородной энергетики, находятся на стадии опытных разработок и лабораторных исследований.
Развитие водородной энергетики — принципы и перспективы
Этот энергоноситель имеет практическую сферу применения: в промышленном хозяйстве, в ЖКХ для отопления жилых зданий. Водородная энергетика безопасна для окружающей среды, не обладает токсичными свойствами, негативно влияющими на человека и животный мир природы. Водород может быть применим в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания у него большая эффективность по сравнению с бензином или дизельным топливом , при нагреве он не выделяет диоксид углерода, то есть в меньшей степени негативно влияет на атмосферу. Сегодня многие промышленные компании работают над созданием дешевых водородных топливных элементов, но пока это только перспектива.
Перспективы водородной энергетики Водородная энергетика имеет, по сути, равное количество плюсов и минусов.
В России несколько лет назад был разработан и испытан самолет ТУ-204 , использующий в качестве топлива жидкий водород. НАСА сейчас изучает возможность использования водорода в качестве авиационного топлива. Водород, скорее всего, будет жидким, хотя проводились некоторые исследования так называемого "вязкого водорода", являющегося комбинацией жидкого и твердого водорода. Каким представляется будущее для водородного топлива? Конечная цель — производить эффективный, с точки зрения стоимости, водород из возобновляемых источников энергии и сделать его доступным для широкого применения в качестве чистого энергоносителя и топлива. Чтобы достичь этого, ученые должны разрабатывать передовые технологии безопасного производства, хранения, транспортировки, использования и обнаружения водорода.
Дополнительную общую информацию можно найти в...... Вопросы о топливных элементах Каков возраст технологии топливных элементов? Технология топливных элементов появилась более 150 лет назад. Сэр Уильям Гров продемонстрировал первый топливный элемент в 1839 г. Гров использовал платиновые электроды и в качестве электролитического раствора серную кислоту. Уильям Уайт Джекс позднее заменил ее на фосфорную кислоту и ввел в обращение термин "топливный элемент". Серьезные исследования топливных элементов, проводившиеся в Германии в 20-х годах 20 века, заложили основу для последующей разработки топливных элементов на твердых окислах и карбонатного цикла.
В 1960-х гг. НАСА начала использовать щелочные топливные элементы, чтобы обеспечивать бортовую электроэнергию для космических кораблей. В Германии, Австралии, США имеется ряд фирм, предлагающих коммерческие топливные элементы небольшой мощности. Промышленная система на топливных элементах мощностью 200 кВт установлена и работает несколько лет в одном из госпиталей Нью Йорка. Когда можно будет купить автомобиль с топливным элементом? Специалисты и лидеры автомобильной индустрии расходятся в своих оценках того, когда транспортные средства с топливными элементами будут доступны потребителю. Некоторые считают, что это произойдет в пределах нескольких лет, тогда как другие полагают, что на это может потребоваться десятилетие или больше.
Ряд производителей разработал автомобили с топливными элементами, и некоторые сейчас испытывают их в малых демонстрационных парках. В настоящее время основным препятствием к использованию топливных элементов в транспортных средствах являются вопросы водородного хранения и стоимости компонентов.
Никаких выбросов в процессе работы, так как энергия вырабатывается в результате «холодной» реакции, ещё и КПД гораздо выше, чем в традиционных двигателях. Ставим такие элементы на автомобиль, периодически дозаправляем водородом, и всё, победа! Mercedes-Benz GLC F-Cell — серийный легковой автомобиль на водородных топливных элементах Но если подумать критически, то вот что мы получили: высокие денежные и энергетические затраты, технологические сложности, проблемы с транспортировкой и хранением топлива, а на выходе — всего лишь электромобиль, пусть и с немного увеличенным запасом хода. Кратко подведём итоги: для государства производство водорода убыточно и экономически, и энергетически; водородная энергетика всё равно требует наличия ископаемого топлива или традиционных источников энергии; водород — очень проблемное вещество с точки зрения безопасности, хранения и транспортировки; при массовом производстве и использовании водорода неизбежны выбросы в атмосферу и другие вредные факторы. Неудивительно, что экономики абсолютно всех стран не спешат с переходом на водород, а такие планы озвучивают только легкомысленные политики. Уж лучше использовать дефицитную энергию напрямую, избегая таких неудобных посредников. Так что пока удел водорода — применение в промышленности, например, в нефтепереработке или производстве удобрений.
А ещё он продолжит нас радовать в дорогих и красивых автомобилях «из будущего». Однако хотелось бы закончить на оптимистической ноте и заявить, что вечный почти двигатель у человечества уже практически есть!
Зарядная подстанция для электромобилей. В конце 19-го века электромобили обладали преимуществом перед автомобилями с несовершенными ДВС. Они не шумели, не коптили, и очень просто запускались. Свинцовая батарея обладала хорошими энергетическими характеристиками для того времени. Однако с развитием технологии переработки нефти, сделавшей топливо дешевле, качественнее и доступнее, а также с появлением усовершенствованных ДВС, автомобили на двигателе внутреннего сгорания начинали постепенно вытеснять электромобили с их аккумуляторами, которые, по существу, не развивались.
В конце концов, электромобиль окончательно сдал свои позиции, и миром завладели автомобили с ДВС. В конце 1980-х годов большинство крупных городов в мире стали зашумлены и задымлены. Автомобили конечно не единственные загрязнители атмосферы: Кларк-авеню и мост Кларк-Авеню, скрытые промышленным дымом. Кливленд, штат Огайо, США, 1973 год. Тогда начали периодически возвращаться к тематике электромобилей, однако технология свинцово-кислотных аккумуляторов практически не изменилась, а по удельной мощности они находились на уровне образцов, произведённых в конце 19-го века. Но такие аккумуляторы были наиболее хорошо изучены и отработаны в производстве. А по факту пробег составлял скромные 70-100 км.
Появление этих электромобилей связано с политикой властей Калифорнии, желающих улучшить в штате экологическую обстановку, которая была просто катастрофическая. В 1992 году был изготовлен первый литий-ионный аккумулятор, однако пройдёт ещё 15 лет совершенствования этой технологии, прежде чем её впервые внедрит на свои электромобили компания «Тесла». Появление электромобилей и введение экологических стандартов, постоянные научные исследования и изучение проблем климата, а также забота об экологии постепенно выводили водородную энергетику в лидеры экологической отрасли завтрашнего дня. Тем временем, в водородной энергетике было намечено два направления: Первое — это непосредственное сжигание водорода в модифицированных ДВС. Второе и более сложное — совершенствование водородных топливных элементов. Если не вникать в суть процессов, как это делали все строители электролизеров для автомобилей и так называемых ячеек Майера, то при сгорании водорода побочным продуктом должен быть водяной пар. Однако это не так, и подобный способ сжигания водорода не является экологическим чистым.
А водородная энергетика преследует именно цель экологической эффективности и чистоты, иначе оправдать её применение при такой огромной стоимости по сравнению с традиционной энергетикой - невозможно. Почему же так? Если просто, то при сжигании любого вида топлива в атмосфере, будут образовываться оксиды азота. Это довольно сильное и токсичное загрязнение, образующееся при температуре выше 650 градусов Цельсия при взаимодействии кислорода и азота. Поэтому при сжигании водорода вместе с водой будет выбрасываться и загрязнение в виде окислов азота.
Первый элемент
В конце 2020 года разработана концепция развития водородной энергетики, а также меры поддержки для пилотных проектов по производству водорода. В конце 2020 года разработана концепция развития водородной энергетики, а также меры поддержки для пилотных проектов по производству водорода. Первый элемент Водородная энергетика: преимущества и недостатки Гонка. В Италии министерство промышленности в рамках национальной стратегии развития водородной энергетики отмечает необходимость инвестирования 12 млрд долл.
Водородная энергетика: когда наступит будущее?
| ТЭК России | Альтернатива традиционным источникам энергии | Спикер рассмотрел основные направления развития водородной энергетики, а именно выделил возможность использование существующих газопроводов для транспортировки. |
| Зелёный элемент. Как мир переходит на водород и чем это грозит России | Моё мнение, что выход в метано-водородной энергетике, где из природного газа с помощью атомных (или ВИЭ) избыточных кВт.ч по технологии адиабатической конверсии метана. |
| Водородная энергетика | это... Что такое Водородная энергетика? | Принцип работы водородной энергетики заключается в процессе электролиза воды, в результате которого выделяется водород и кислород. |
| Атомно-водородная энергетика | Источник — С чем было связано возникновение интереса к водородной энергетике? Водородная энергетика — Виктор Зайченко. Поиск. |
| Водородная энергетика: сегодняшние реалии и грядущие перспективы. Часть I | BanksToday | масштабную «водородную энергетику» следует отождествлять с «атомно-водородной энергетикой». |
Из истории водородной энергетики
Спикер рассмотрел основные направления развития водородной энергетики, а именно выделил возможность использование существующих газопроводов для транспортировки. Водородная энергетика. В настоящее время многие страны рассматривают водородную энергетику как одно из ключевых направлений национальных низкоуглеродных стратегий. "В текущей ситуации мы ощутили влияние санкций в том числе на проекты в области водородной энергетики, тем не менее считаем, что направление развития водородных. Водородная энергетика — экономичное и экологичное направление выработки и потребления энергии человечеством, основаное на использования. водородная энергетика всё равно требует наличия ископаемого топлива или традиционных источников энергии; водород — очень проблемное вещество с точки зрения безопасности.
Общая информация
- Перспективы и недостатки водородной энергетики
- ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА • Большая российская энциклопедия - электронная версия
- Водородная энергетика: использование и развитие
- Топливные элементы: «за» и «против»
- Материалы по теме
- Наши проекты
Водородная энергетика: прекрасное далёко
| Водородная энергетика: что это такое и почему за ней будущее | Водородную энергетику рассматривают как неотъемлемый компонент будущей глобальной энергетической корзины. |
| В России планируется развитие нового энергетического направления - водородного - Российская газета | Водородная энергетика в основном относится к вторичной энергетике, и ключ заключается. |
| Водород вместо нефти: новая энергетика оказалась для России сомнительной | Водородная энергетика — отрасль энергетики, основанная на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки, производства и потребления. |
| Водород — основа энергетики будущего | В одних трактовках это водородная энергетика, в других – повсеместное использование метана. |
| Водородная энергетика: экологичное будущее энергетики | В водородной энергетике большой выбор компаний. |
Водород и водородная энергетика
Автомобили на аккумуляторах приводятся в действие электроэнергией, накопленной в аккумуляторах. Поскольку аккумуляторы просто хранят энергию, а не вырабатывают ее, их нужно регулярно перезаряжать. Топливные элементы, с другой стороны, вырабатывают электроэнергию из водорода или какого-то другого топлива. Как и автомобилям на бензине, автомобилям с топливными элементами нужно заправляться — заправка обычно занимает гораздо меньше времени, чем перезарядка. Автомобили с топливными элементами обычно проходят до заправки большее расстояние из-за ограничений, существующих в конструкциях аккумуляторов. Однако и той и другой технологии нужно улучшать показатель дальности, чтобы конкурировать с транспортными средствами, работающими на бензине или дизельном топливе. Каково различие между автомобилями, работающими на бензине, и автомобилями с топливными элементами?
Автомобили с топливными элементами отличаются от традиционных автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе, в нескольких вопросах. Автомобили с топливными элементами приводятся в действие электродвигателем, а не двигателем внутреннего сгорания. Электродвигатель снабжается электроэнергией, вырабатываемой топливным элементом. У автомобилей с топливными элементами более хорошая энергоотдача и меньший выброс парниковых газов и загрязняющих веществ, чем у автомобилей, работающих на традиционном топливе. В дополнение к этим преимущества, автомобили с топливными элементами более бесшумны при езде и могут обеспечивать больше электроэнергии для электрических аксессуаров, таких как бортовая навигационная система и система управления. Автомобили на бензине сейчас имеют преимущество в дальности.
Большинство автомобилей, работающих на бензине, может пройти 300-400 миль до заправки, тогда как у большинства современных автомобилей с топливными элементами этот показатель составляет только 250 миль. Однако ученые разрабатывают технологии, которые позволят автомобилям с топливными элементами улучшить показатель дальности. Какие топливные элементы будут использоваться в пассажирских автомобилях? Сейчас в пассажирских автомобилях используется ПЭМ полимерная электролитная мембрана технология топливного элемента. ПЭМ топливные элементы имеют большую удельную мощность, поэтому они могут быть меньше, легче и занимать меньше пространства, чем топливные элементы, созданные по другой технологии. Кроме того, ПЭМ топливные элементы работают при низкой температуре, быстро запускаются, очень чувствительны к изменениям потребности в энергии и менее чувствительны к ориентации, чем некоторые другие топливные элементы.
Все эти особенности делают ПЭМ топливные элементы хорошим выбором для транспортного применения. Другие топливные элементы, которые могут использоваться для транспортных средств, включают топливные элементы на фосфорной кислоте и метаноловые топливные элементы. Топливные элементы на фосфорной кислоте обычно больше ПЭМ топливных элементов и требуют более длительного времени запуска, поэтому они разрабатываются для городских автобусов и трейлеров.
Окислителями выступают кислород, водяной пар диоксид углерода СО2 или их комбинация.
Процесс протекает при высокой температуре, выделяются горючие газы: водород, оксид углерода и метан. Минус технологии в том, что для выработки экологичного топлива требуется неэкологичное сырье уголь. Электролиз Огромным минусом электролиза является дороговизна производства — которая, впрочем, постепенно снижается. А с учетом «углеродных» квот стоимость кубометра водорода становится еще конкурентнее.
Сейчас в подобных опытных установках используют платиновый катализатор, и ученые ищут менее дорогую альтернативу. Среди вариантов — молибден-фосфидный , сплавы кобальта и никеля , платины и кобальта и другие. Промышленное производство водорода на основе использования возобновляемой энергии разрабатывают в Нидерландах в рамках проекта «Водородная долина». Это так называемый «зеленый» водород.
Эксперты подразделения Госкорпорации «Росэнергоатом» заказали «Всероссийскому научно-исследовательскому институту по эксплуатации атомных электростанций» ВНИИАЭС разработать проект по получению промышленного водорода. Идея предусматривает использование электролизеров, которые работают на энергии АЭС. Пилотной площадкой под проект выбрана Кольская АЭС. Полученный водород предполагается вывозить на экспорт в страны ЕС и Японию, а также построить сеть водородных заправочных железнодорожных станций на Сахалине.
Пиролиз метана Суть технологии: метан под воздействием особых условий и высоких температур разделяется на водород в виде газа и твердый углерод, который не выбрасывается в атмосферу, а используется в дальнейшем в промышленности. Таким образом, пиролиз метана позволяет использовать природный газ без загрязнения атмосферы. В данный момент технология дорабатывается для применения в промышленных масштабах. Искусственный фотосинтез Технология предполагает получение водорода с помощью установки, которая использует поглотители света и с помощью катализаторов усиливает эффективность химической комбинации.
Под воздействием солнечного света молекулы воды расщепляются, и выделяется водород. Технология апробируется, например, учеными из Брукхевенской национальной лаборатории Министерства энергетики США. Пиролиз пластиковых отходов, биомассы или биомусора Технологии на базе пиролиза отходов находятся пока на стадии активной разработки и в небольших лабораторных объемах. Для экспериментов, промышленного внедрения и строительства установок требуется финансовая поддержка проектов как со стороны государства, так и со стороны заинтересованных частных инвесторов — дорогие материалы, дорогие высокотехнологичные установки, дорогие испытания.
По данным «Русатом Оверсиз», Toyota, Honda, Daimler, Nissan, GM уже вложили в этот сегмент порядка 365 миллионов долларов, а к 2030 году инвестиции составят уже 10,5 миллиарда долларов. Впрочем, направление считают перспективным. Так, испанская Repsol и британская Waste2Tricity строят предприятия по получению водорода из переработанного пластика. Первый полученный водород в Чешире предполагается использовать на нужды самого завода, в дальнейшем — наладить поставки по трубопроводу на заправочные станции.
К проблемным местам, кроме финансирования, относится повышенная взрывоопасность. Также важна тут просветительская работа с населением: многие выступают против из-за страха перед техногенной аварией. II Хранение и транспортировка Мало выделить водород из метана, воды или пластика — полученный летучий газ необходимо сохранить и затем транспортировать с как можно меньшими издержками и потерями. Хранят водород в нескольких агрегатных состояниях с применением разных технологий.
В исходном газообразном состоянии предполагается перекачивать водород по трубопроводу. В июле газотранспортные компании ЕС представили план водородных сетей протяженностью 23 тысячи километров. Площадь покрытия сетей согласно проекту — от Дании до Италии и Испании. В сжатом виде водород сохраняется в баллонах, это известная технология.
Основная трудность — в обеспечении высокого давления. Но металлические баллоны с толстыми стенками очень тяжелые и дорогие. В качестве альтернативы ученые рассматривают переход на углеродное волокно. В сжиженном состоянии газ хранится и транспортируется более компактно.
Специалисты по сжижению водорода из южнокорейской компании MetaVista создали водородный топливный бак с рекордной плотностью энергии. Испытания проводились с помощью дрона, который провисел на таком баке в воздухе почти 11 часов. В 2019 году появился прототип бака, в котором водород будет упакован и транспортирован в три раза плотнее по сравнению с сжатым газом.
По данным ПАО «Газпром», для получения 1 куб. Вместе с тем, на пути экологически приемлемого использования водорода в топках электростанций, в моторах автомобилей и других транспортных средствах существуют достаточно высокие «барьеры», знание которых позволит наметить пути их преодоления. Температура горения водорода в кислородной среде может превышать 2800 градусов на тысячу градусов выше, чем температура горения метана. Такая температура характерна для авиационных и ракетных двигателей.
Она потребует использование в конструкциях водородных топок жаропрочных металлов. В процессе горения водорода неизбежно происходит образование определенного количества токсичных оксидов азота механизм Якова Зельдовича. Необходимо будет разработать и применять технологии экологически приемлемого сжигания водорода, исключающие возможность выпадения кислотных дождей и опасных последствий для здоровья человека. По оценкам астрофизиков, водород составляет 99 процентов массы Вселенной, а в атмосфере Солнца весовая доля водорода превышает 90 процентов. Огромные запасы первичного космического водорода — основного строительного «кирпичика» Вселенной, хранятся и в недрах нашей планеты. В перечне химических элементов, входящих в составе минералов внешней оболочки Земли литосферы и гидросферы , водород занимает второе месте вслед за кислородом. Самым распространенным и подвижным его образованием является вода — практически неистощимый природный ресурс для производства водорода и кислорода.
Особый гидрохимический тип «водородных вод», связанных с геологическими объектами выделял в начале прошлого века В. Высокое содержание водорода до 64 объемных процентов было обнаружено Г. Сигвалдассоном в термальных газах Исландии, которые приурочены к районам современного вулканизма. Другим практически неисчерпаемым ресурсом для получения водорода благодаря непрерывному и обильному «газовому дыханию Земли являются природные газы литосферы и недр нашей планеты. Содержание свободного водорода в метановых газах угольных бассейнов СНГ не превышает девяти процентов в среднем 2-4 процента. Высокая концентрация водорода установлена в вулканических камерах и трубках взрыва до 50 процентов от общей суммы газов. Повышенные содержания и струи дегазации водорода наблюдаются в рифтовых зонах океанов.
По данным Виктора Гаврилова, в рифте острова Исландия вынос водорода составляет до 1 тыс. В кимберлитовой трубке «Удачная» в скважине 42 , дебит водорода достигал 100 тыс. Ряд геологов полагает, что очаги сейсмической и вулканической активности формируются над локальными зонами и каналами просачивания и скопления глубинного, первичного водорода, «складированного» в гидридном ядре Земли. Появилась даже фантастическая идея опережающего бурения скважин для «разгрузки» потенциальных зон критического накопления водорода с целью предотвращения землетрясений и вулканических взрывов. Существующий комплекс современных геофизических методов гравиметрия, сейсморазведка, магниторазведка и электроразведка позволяет получать детальную объемную модель вулкана и даже определить место размещения питающей вулкан подземного газового солитона «газовой трубы». Что касается последующих работ по организации бурения скважин для отбора водорода, то они представляются технически осуществимыми, но чрезвычайно опасными. Вместе с тем, весь практически используемый сегодня водород производится только производственным искусственным способом.
Фото: Shutterstock Россия собралась активно развивать водородную энергетику. Правительство уже и проект Концепции подготовило, о чем недавно заявил премьер Михаил Мишустин. Речь не о занимательной футурологии. Накал страстей вокруг изменений климата и «углеродного следа» в мире, а особенно на Западе, увеличивается с каждым днем. Евросоюз и отказаться от автомобилей на бензине к 2035 году собрался, и вводить углеродный налог на импорт к себе продукции, производство которой связано с серьезными выбросами углекислого газа. Так глядишь, а время «грязных» нефти и газа, которые до сих пор дают большую часть экспортных доходов нашего бюджета, может закончиться куда раньше, чем сейчас кажется возможным. Что тогда будем делать? Чиновники и придумали: будем продавать водород , это наша «новая нефть».
Утопия — или за этой идеей и правда наше будущее? При его сжигании образуется абсолютно безвредная для экологии вода, а не пресловутый углекислый газ СО2 — это и есть главный плюс. И второй плюс — водород при сжигании дает больше энергии, чем традиционные виды топлива. Главная загвоздка: в чистом виде водород в природе не встречается, его надо откуда-то извлечь эта одна из причин, по которым он до сих пор проигрывал конкуренцию другим видам топлива. Пути же производства водорода могут быть как «зелеными», так и не очень — в зависимости от технологии. Но даже «серый» водород см.