fbpx
16.8 C
София

Водородната революция може да намали зависимостта от руските изкопаеми горива

Най-четени

Даниел Десподов
Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/
Ежедневен автор на новини. Увличам се от съвременни технологии, оръжие, информационна безопасност, спорт, наука и концепцията Internet of Things.

През последните няколко години станахме свидетели на мащабни инвестиции във водородната енергетика. Бизнесът от Европа и САЩ, Китай и Саудитска Арабия инвестира в тази нова индустрия и вярва във водородното бъдеще. Да се задълбочим доколко все пак е изгодно и има ли смисъл от използване на водород в транспортните средства и промишлеността.

Водородният оптимизъм наскоро стана характерна черта на нашето време. Според статистиките и анализите на  Strategy&, към 2050-та година производството на зелен водород – тоест, водород произведен с помощта на възобновяеми източници на енергия, може да достигне 500 милиона тона. В качеството си на енергоносител той може да замести и изтика от пазара над 10 милиарда барела нефтен еквивалент, което е около 37% от световния добив на нефт преди COVID-19 пандемията. Експортният пазар на зелен водород според оценките на същата аналитична компания, дотогава ще се разрасне до 300 милиарда щ. долара годишно и ще създаде около 400 хиляди нови работни места в сектора за производство на водород и възобновяемата енергетика. А според оценките на Morgan Stanley, целият водороден пазар към 2050 година ще достигне 2,5 трилиона щ. долара за разлика от 130-те милиарда щ. долара от 2017 година.

Но прогнозите за след 30 години едва ли могат да бъдат особено точни. Нека да разгледаме каква е водородната промишленост към днешен ден и какво кара експертите да вярват в нейния предстоящ взривен ръст.

Използването на водорода

През 2020 година в целия свят са произведени 87 милиона тона водород. Към днешен ден този газ се използва основно в промишлеността, при това не като гориво, а като реагент. Около половината от този водород отива за производството на торове, а около една четвърт от него – за преработката на нефт от нисък клас. И още, водородът се счита за перспективна замяна на кокса в металургията, но засега този процес не е особено широко разпространен най-вече заради високата цена.

Но през последните няколко години интересът към водорода расте и в качеството му на енергоносител. По улиците на различните държави – от Япония до Бразилия, постепенно започва да се появява водороден транспорт. Започнаха да се водят преговори за отопляване на помещенията и за работа на газовите електроцентрали с чист водород или неговата смес с природен газ.

 

Една от основните причини за този голям интерес е, че единственият продукт от изгарянето на водорода е единствено вода. При това не се образуват каквито и да било вредни вещества, а това е един сериозен плюс в свят, в който замърсяването на въздуха води до смъртта на над 4 милиона души годишно. При изгарянето на водорода не се отделя и въглероден диоксид, който според климатолозите води до глобалното затопляне. От друга страна, от гледна точка на теглото (но не и на обема) първият химичен елемент в таблицата на Менделеев е изключително ефективно гориво – той е двойно по-калоричен от метана.

Водород в огъня наливат и възникналите геополитически проблеми. Според направеното наскоро съвместно изявление на германски и норвежки министри развитието на водородната енергетика директно се свързва с необходимостта максимално да се намали зависимостта от руските енергоносители. Китай също започна да прави огромни инвестиции във водородната енергетика, въпреки че няма лоши отношения с Русия. Да добавим, че през 2020 година правителствата на 10 държави приеха обща стратегия за развитие на водородния сектор.

Видовете водород

Изгарянето на готовия водород е процес без отделянето на какъвто и да било въглерод. Но с неговото производство нещата са много по-сложни. В зависимост от оставената при производството въглеродна следа този газ се разделя основно на сив, син и зелен водород. Има и други видове.

Към днешен ден почти всичкия водород се произвежда от природен газ или от въглища. При този процес се образуват големи количества въглероден диоксид, който се изхвърля в атмосферата. Именно това е така нареченият сив водород. Ако отделеният въглерод във вид на диоксид и киселина бъде уловен с помощта на филтри и по този начин не попада във въздуха, то тогава имаме син водород.

Другият начин за производството на водород е електролиза на водата или нейното разлагане с помощта на електрически ток. Ако тази електрическа енергия е получена от ТЕЦ, то тогава отново имаме сив водород. Ако електрическият ток е дошъл от атомна електроцентрала, то тогава този водород е прието да се нарича жълт водород понеже АЕЦ не замърсява въздуха и не отделя въглероден диоксид, но създава опасни радиоактивни отпадъци. Стигнахме до зеления водород, който се произвежда чрез електролиза на водата с помощта на електрическа енергия получена от слънчева и/или вятърна електроцентрала.

 

Именно производството на зелен водород се счита за най-прогресивно. Разбира се, грижата за климата е едно скъпо удоволствие и ето защо. Сивият водород струва от 1 до 1,5 евро за килограм, но един килограм зелен водород се търгува при цена от 3 до 7 евро. Както обикновено, очаква се с мащабирането производството на зелен водород тези числа да се променят в посока надолу.

Последно време стана популярна една много интересна гледна точка. Според тази идея зеленият водород не е източник на енергия, а само посредник между слънчевите панели плюс вятърните електроцентрали и потребителя – тоест, това е просто друг вид химически акумулатор. При разлагането на водата на кислород и водород се изразходва енергия. При изгарянето на водорода в средата на кислород се освобождава енергия. Тоест, имаме типичен акумулатор.

При този процес получената енергия е по-малко от изразходваната, като допълнителна енергия се губи и в междинните звена между завода и консуматора. И още, коефициентът на полезно действие на водородните горивни елементи използвани в автомобилите е 60-65%. Като се има предвид това, едва ли можем да очакваме че зеленият водород изцяло ще замени традиционните енергийни носители. Но може сериозно да ги изтика от пазара.

Водородният транспорт

Съвсем естествено първата цел на водородната революция е да се замени синия водород със зелен. Следващата задача е водородният транспорт.

Тази индустрия е все още в своя съвсем начален стадий. Дори и в Япония има само около 50 водородни зарядни станции, а тази страна е рекордьор в този показател. В останалите държави броят на тези зарядни станции са единици и най-много до десет. И все пак според феновете на водородния транспорт, той има страхотно бъдеще, като се изброяват съответните аргументи.

Нека накратко да споменем как работи водородният автомобил. Преди всичко водородът не гори в някакъв хипотетичен автомобилен двигател. Вместо това той навлиза в специална горивна клетка, където осъществява реакция с кислорода от въздуха при температура едва 70°C. При тази реакция се генерира електричество, което захранва електродвигател. Може да се каже, че „водородомобилът“ всъщност е електромобил, в който вместо акумулаторен блок се използва резервоар с втечнен водород.

 

Този замяна запазва редица от преимуществата на електромобилите, като едновременно с това се премахват някои от техните недостатъци. Така например, „водородният акумулатор“ има тройно по-голяма енергийна плътност в сравнение със сега използваните в електромобилите акумулаторни блокове. Ето защо с едно зареждане водородният автомобил може да измине тройно по-голямо разстояние в сравнение с електромобила. При това той се зарежда за три-четири минути, а не за няколко часа или за половин час при мощните зарядни станции за бързо зареждане.

Тази разлика не е особено забележима в градски условия, където се изминават сравнително кратки разстояния. Но в обществения, товарния и междуградския транспорт водородните автомобили се оказват по-изгодни от акумулаторните електромобили.

Компаниите, които са привърженици на водородния транспорт направиха експерименти относно рисковете и опасността при използването на водородни автомобили. Водородът наистина се възпламенява, но бензинът и природният газ също. Понякога литиево-йонните акумулаторни батерии също горят, въпреки че последно време има значителен напредък в тази област. Според различните изследвания водородът е много по-лек от въздуха и при изтичане бързо се губи в атмосферата. При направените експерименти огънят във водородния автомобил самостоятелна угасва след минута и половина – две. През това време класическият бензинов автомобил изгаря напълно.

Засега водородният транспорт е по-скъп на практика от всеки друг транспорт. Но като се вземе предвид все още твърде скъпата утилизация на литий-йонните акумулаторни батерии, то един автобус с водородно гориво се оказва по-евтин от един електрически автобус. Разбира се, водородното гориво е много по-скъпо, но това се дължи предимно на високите цени на зеления водород, които се очаква в близко бъдеще да паднат.

Инвестициите

Цените на водорода могат да паднат едва когато неговите количества станат по-големи. Вече се работи върху този въпрос. Така например германските компании OGE и RWE наскоро представиха мащабния проект H2ercules, инвестициите в който достигнаха 3,5 милиарда евро.

Работи се и по проект за изграждането на завод за производството на зелен водород на Северно море. Там ще се осъществява електролиза на водата с мощност на електрическата инсталация до 1 гигават. Готовият водород ще се подава на промишлените потребители към западната и южната част на Германия с помощта на тръбопроводи с обща дължина до 1500 км. Всъщност по-голямата част от тези тръбопроводи са усъвършенствани предишни газопроводи. В перспектива се планира износ на тази продукция и в другите европейски държави.

Работи се и по проекти за изграждането на нови газови електроцентрали с мощност над 2 гигавата, които работят с помощта на зелен водород. Може би идеята да се изразходва електроенергия за производството на зелен водород, а след това от него да се получава електрическа енергия изглежда странна. Но тук също както и при електромобилите водородът играе ролята на акумулаторния блок. От друга страна, запасите от зелен водород ще изгладят зависимостта от слънчевата и вятърната енергия от климатичните промени и от смяната на деня с нощта.

Най-големият производител на водород в света е Китай с неговите 33 милиона тона годишно. Почти цялото количество от този водород е сив и той едва ли може да стане зелен в рамките на няколко години. Представеният наскоро план за развитие на водородната енергетика на Китай за периода от 2021 до 2035 години предвижда към 2025 година Поднебесната да произвежда около 200 хиляди тона зелен водород годишно, но това е само началото.

Саудитска Арабия наскоро съобщи, че е започнала изграждането на завод за производство на зелен водород с обща мощност на слънчевите и вятърни електроцентрали 4 гигавата – тази държава не може да се оплаче от недостиг на слънце, вятър и морска вода. Само че в рамките на този проект няма да се изнася чист водород, а неговото съединение с азота – амоняк. Това вещество по-лесно се втечнява и транспортира с помощта на танкери.

Досега не можеше точно да се прецени каква ще бъде възвращаемостта на инвестициите в зелен водород. Но в рамките на руската инвазия в Украйна, която промени цялата геополитическа обстановка, това е един от начините за намаляване на зависимостта от руските енергоносители.


Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iOS и Huawei!

Абонирай се
Извести ме за
guest
7 Коментара
стари
нови
Отзиви
Всички коментари

Нови ревюта

Подобни новини