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 i 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 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