W ostatnich latach kraje na całym świecie z niespotykaną dotąd szybkością promują rozwój energetyki wodorowej. Według raportu opublikowanego wspólnie przez międzynarodową Komisję ds. Energii Wodorowej i firmę McKinsey ponad 30 krajów i regionów opublikowało plan działania dotyczący rozwoju energii wodorowej, a globalne inwestycje w projekty związane z energią wodorową osiągną do 2030 r. 300 miliardów dolarów amerykańskich
Energia wodoru to energia uwalniana przez wodór w procesie przemian fizycznych i chemicznych. Wodór i tlen można spalać w celu wytworzenia energii cieplnej, a także przekształcać je w energię elektryczną za pomocą ogniw paliwowych. Wodór ma nie tylko szeroką gamę źródeł, ale ma także zalety: dobre przewodzenie ciepła, czystość i nietoksyczność oraz wysoką temperaturę na jednostkę masy. Zawartość ciepła w wodorze przy tej samej masie jest około trzy razy większa niż w benzynie. Jest ważnym surowcem dla przemysłu petrochemicznego i paliwem napędowym do rakiet lotniczych. W obliczu rosnącego wezwania do stawienia czoła zmianom klimatycznym i osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla oczekuje się, że energia wodorowa zmieni ludzki system energetyczny.
Energia wodorowa jest preferowana nie tylko ze względu na zerową emisję dwutlenku węgla w procesie uwalniania, ale także dlatego, że wodór można wykorzystać jako nośnik magazynowania energii, aby zrekompensować zmienność i nieciągłość energii odnawialnej oraz promować rozwój tej ostatniej na dużą skalę . Na przykład promowana przez niemiecki rząd technologia „elektryczności na gaz” polega na wytwarzaniu wodoru w celu magazynowania czystej energii elektrycznej, takiej jak energia wiatrowa i słoneczna, której nie można wykorzystać w odpowiednim czasie, oraz do transportu wodoru na duże odległości w celu dalszego efektywnego wykorzystania wykorzystanie. Oprócz stanu gazowego wodór może również występować w postaci ciekłego lub stałego wodorku, który ma różne sposoby przechowywania i transportu. Jako rzadka energia „sprzęgająca”, energia wodorowa może nie tylko realizować elastyczną konwersję między energią elektryczną i wodorem, ale także budować „most” w celu realizacji wzajemnego połączenia energii elektrycznej, ciepła, zimna, a nawet paliw stałych, gazowych i płynnych, tak aby w celu zbudowania bardziej czystego i wydajnego systemu energetycznego.
Różne formy energii wodorowej mają wiele scenariuszy zastosowań. Do końca 2020 r. światowy udział pojazdów w pojazdach napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi wzrośnie o 38% w porównaniu z rokiem poprzednim. Zastosowanie energii wodorowej na dużą skalę stopniowo rozszerza się z motoryzacji na inne dziedziny, takie jak transport, budownictwo i przemysł. Energia wodorowa zastosowana w transporcie kolejowym i na statkach może zmniejszyć zależność transportu dalekobieżnego i transportu dużych ładunków od tradycyjnych paliw ropopochodnych i gazowych. Na przykład na początku ubiegłego roku Toyota opracowała i dostarczyła pierwszą partię systemów wodorowych ogniw paliwowych dla statków morskich. W przypadku generacji rozproszonej energia wodorowa może dostarczać energię i ciepło do budynków mieszkalnych i komercyjnych. Energia wodorowa może również bezpośrednio dostarczać wydajne surowce, środki redukujące i wysokiej jakości źródła ciepła dla przemysłu petrochemicznego, hutnictwa żelaza i stali, metalurgii i innych gałęzi przemysłu chemicznego, skutecznie redukując emisję dwutlenku węgla.
Jednakże, jako rodzaj energii wtórnej, energia wodorowa nie jest łatwa do uzyskania. Wodór występuje głównie w wodzie i paliwach kopalnych w postaci związków na Ziemi. Większość istniejących technologii produkcji wodoru opiera się na energii kopalnej i nie pozwala uniknąć emisji dwutlenku węgla. Obecnie technologia produkcji wodoru z energii odnawialnej stopniowo dojrzewa, a wodór o zerowej emisji dwutlenku węgla można wytwarzać w wyniku wytwarzania energii z OZE i elektrolizy wody. Naukowcy badają także nowe technologie produkcji wodoru, takie jak fotoliza słoneczna wody w celu wytworzenia wodoru i biomasy w celu wytworzenia wodoru. Oczekuje się, że technologia produkcji wodoru jądrowego opracowana przez Instytut Energii Jądrowej oraz nowa technologia energetyczna Uniwersytetu Tsinghua rozpoczną demonstrację za 10 lat. Ponadto łańcuch przemysłu wodorowego obejmuje również magazynowanie, transport, napełnianie, zastosowanie i inne ogniwa, które również borykają się z wyzwaniami technicznymi i ograniczeniami kosztowymi. Biorąc za przykład przechowywanie i transport, wodór ma niską gęstość i łatwo wycieka w normalnej temperaturze i ciśnieniu. Długotrwały kontakt ze stalą powoduje „kruchość wodorową” i jej uszkodzenie. Magazynowanie i transport są znacznie trudniejsze niż węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny.
Obecnie w wielu krajach wszystkie aspekty nowych badań nad wodorem są w pełnym rozkwicie, a trudności techniczne są coraz większe, aby je przezwyciężyć. Wraz z ciągłym zwiększaniem skali produkcji energii wodorowej oraz infrastruktury magazynowania i transportu, koszty energii wodorowej również mają dużą przestrzeń do spadku. Badania pokazują, że do 2030 r. całkowity koszt łańcucha przemysłu energii wodorowej spadnie o połowę. Oczekujemy, że społeczeństwo wodorowe przyspieszy.
Czas publikacji: 30 marca 2021 r