През последните години страните по света насърчават развитието на водородната енергийна индустрия с безпрецедентна скорост. Според доклада, публикуван съвместно от международната комисия по водородна енергия и McKinsey, повече от 30 държави и региони са публикували пътната карта за развитие на водородната енергия, а глобалните инвестиции в проекти за водородна енергия ще достигнат 300 милиарда щатски долара до 2030 г.
Водородната енергия е енергията, освободена от водорода в процеса на физични и химични промени. Водородът и кислородът могат да бъдат изгорени за генериране на топлинна енергия и могат също да бъдат преобразувани в електричество от горивни клетки. Водородът не само има широк спектър от източници, но също така има предимствата на добра топлопроводимост, чист и нетоксичен и висока топлина на единица маса. Топлинното съдържание на водорода при същата маса е около три пъти по-голямо от това на бензина. Той е важна суровина за нефтохимическата промишленост и енергийно гориво за аерокосмически ракети. С нарастващия призив за справяне с изменението на климата и постигане на въглеродна неутралност се очаква водородната енергия да промени човешката енергийна система.
Водородната енергия е предпочитана не само поради нулевите въглеродни емисии в процеса на освобождаване, но и защото водородът може да се използва като носител за съхранение на енергия, за да компенсира нестабилността и прекъсванията на възобновяемата енергия и да насърчи широкомащабното развитие на последната. . Например, технологията „електричество към газ“, насърчавана от германското правителство, е за производство на водород за съхраняване на чиста електроенергия, като вятърна и слънчева енергия, които не могат да бъдат използвани навреме, и за транспортиране на водород на голямо разстояние за по-нататъшно ефективно използване. Освен в газообразно състояние, водородът може да се появи и като течен или твърд хидрид, който има различни начини на съхранение и транспортиране. Като рядка „свързваща“ енергия, водородната енергия може не само да реализира гъвкавото преобразуване между електричество и водород, но също така да изгради „мост“, за да реализира взаимното свързване на електричество, топлина, студ и дори твърди, газ и течни горива, така че за изграждане на по-чиста и ефективна енергийна система.
Различните форми на водородна енергия имат множество сценарии за приложение. До края на 2020 г. глобалната собственост на автомобили с водородни горивни клетки ще се увеличи с 38% в сравнение с предходната година. Мащабното приложение на водородната енергия постепенно се разширява от областта на автомобилостроенето към други области като транспорта, строителството и индустрията. Когато се прилага за железопътен транзит и кораби, водородната енергия може да намали зависимостта на дългите разстояния и транспортирането с голям товар от традиционните петролни и газови горива. Например в началото на миналата година Toyota разработи и достави първата партида системи с водородни горивни клетки за морски кораби. Приложена към разпределено производство, водородната енергия може да доставя енергия и топлина за жилищни и търговски сгради. Водородната енергия може също така директно да осигури ефективни суровини, редуциращи агенти и висококачествени източници на топлина за нефтохимическата, желязната и стоманодобивната, металургичната и други химически индустрии, като ефективно намалява въглеродните емисии.
Въпреки това, като вид вторична енергия, водородната енергия не е лесна за получаване. Водородът съществува главно във вода и изкопаеми горива под формата на съединения на земята. Повечето от съществуващите технологии за производство на водород разчитат на енергия от изкопаеми горива и не могат да избегнат въглеродните емисии. Понастоящем технологията за производство на водород от възобновяема енергия постепенно се развива и водородът с нулеви въглеродни емисии може да бъде произведен от производство на енергия от възобновяеми източници и електролиза на вода. Учените също изследват нови технологии за производство на водород, като слънчева фотолиза на вода за производство на водород и биомаса за производство на водород. Очаква се ядрената технология за производство на водород, разработена от Института за ядрена енергия и нови енергийни технологии на университета Цинхуа, да започне демонстрация след 10 години. В допълнение, веригата на водородната промишленост също включва съхранение, транспортиране, пълнене, приложение и други връзки, които също са изправени пред технически предизвикателства и ограничения на разходите. Като вземем за пример съхранението и транспортирането, водородът е с ниска плътност и лесно изтича при нормална температура и налягане. Дългосрочният контакт със стоманата ще причини „водородна крехкост“ и повреда на последната. Съхранението и транспортирането са много по-трудни от въглищата, нефта и природния газ.
В момента много страни около всички аспекти на новото изследване на водорода са в разгара си, техническите трудности се засилват за преодоляване. С непрекъснатото разширяване на мащаба на производството на водородна енергия и инфраструктурата за съхранение и транспортиране, цената на водородната енергия също има голямо пространство за спад. Изследванията показват, че общите разходи за веригата на водородната енергийна индустрия се очаква да спаднат наполовина до 2030 г. Очакваме, че водородното общество ще се ускори.
Време на публикуване: 30 март 2021 г