В последние годы страны мира способствуют развитию водородной энергетики беспрецедентными темпами. Согласно отчету, совместно опубликованному Международной комиссией по водородной энергетике и McKinsey, более 30 стран и регионов опубликовали дорожную карту развития водородной энергетики, а глобальные инвестиции в проекты водородной энергетики достигнут 300 миллиардов долларов США к 2030 году.
Водородная энергия – это энергия, выделяемая водородом в процессе физических и химических изменений. Водород и кислород можно сжигать для получения тепловой энергии, а также преобразовывать в электричество с помощью топливных элементов. Водород не только имеет широкий спектр источников, но также обладает такими преимуществами, как хорошая теплопроводность, чистота и нетоксичность, а также высокая теплоемкость на единицу массы. Теплосодержание водорода при той же массе примерно в три раза выше, чем у бензина. Это важное сырье для нефтехимической промышленности и энергетическое топливо для аэрокосмических ракет. Ожидается, что водородная энергетика изменит энергетическую систему человечества в связи с растущими призывами бороться с изменением климата и достичь углеродной нейтральности.
Водородная энергетика пользуется предпочтением не только из-за отсутствия выбросов углерода в процессе высвобождения, но и потому, что водород можно использовать в качестве носителя энергии, чтобы компенсировать нестабильность и прерывистость возобновляемых источников энергии и способствовать широкомасштабному развитию последней. . Например, технология «электричество в газ», продвигаемая правительством Германии, заключается в производстве водорода для хранения чистой электроэнергии, такой как энергия ветра и солнца, которую невозможно использовать вовремя, а также для транспортировки водорода на большие расстояния для дальнейшего эффективного использования. использование. Помимо газообразного состояния, водород может также существовать в виде жидкого или твердого гидрида, который имеет различные способы хранения и транспортировки. Будучи редкой «контактной» энергией, водородная энергия может не только осуществлять гибкое преобразование между электричеством и водородом, но и строить «мост» для реализации взаимосвязи электричества, тепла, холода и даже твердого, газа и жидкого топлива, чтобы построить более чистую и эффективную энергетическую систему.
Различные формы водородной энергетики имеют множество сценариев применения. К концу 2020 года доля владельцев автомобилей на водородных топливных элементах в мире увеличится на 38% по сравнению с предыдущим годом. Широкомасштабное применение водородной энергии постепенно распространяется от автомобильной отрасли до других областей, таких как транспорт, строительство и промышленность. Применительно к железнодорожному транспорту и морским перевозкам водородная энергия может снизить зависимость перевозок на большие расстояния и больших грузов от традиционных нефтегазовых видов топлива. Например, в начале прошлого года компания Toyota разработала и поставила первую партию систем водородных топливных элементов для морских кораблей. Применительно к распределенной генерации водородная энергия может обеспечивать электроэнергией и теплом жилые и коммерческие здания. Водородная энергетика также может напрямую обеспечивать эффективное сырье, восстановители и высококачественные источники тепла для нефтехимической, металлургической, металлургической и других химических отраслей промышленности, эффективно сокращая выбросы углерода.
Однако, как вид вторичной энергии, водородную энергию получить непросто. Водород в основном существует в воде и ископаемом топливе в виде соединений на Земле. Большинство существующих технологий производства водорода основаны на ископаемом топливе и не позволяют избежать выбросов углекислого газа. В настоящее время технология производства водорода из возобновляемых источников энергии постепенно совершенствуется, и водород с нулевым выбросом углерода можно производить из возобновляемых источников энергии и электролиза воды. Ученые также изучают новые технологии производства водорода, такие как солнечный фотолиз воды для производства водорода и биомассы для производства водорода. Ожидается, что технология ядерного производства водорода, разработанная Институтом ядерной энергии и новых энергетических технологий Университета Цинхуа, начнет демонстрироваться через 10 лет. Кроме того, цепочка водородной промышленности также включает в себя хранение, транспортировку, заправку, применение и другие звенья, которые также сталкиваются с техническими проблемами и ценовыми ограничениями. Если взять в качестве примера хранение и транспортировку, водород имеет низкую плотность и легко утекает при нормальной температуре и давлении. Длительный контакт со сталью приведет к «водородному охрупчиванию» и повреждению последней. Хранение и транспортировка гораздо сложнее, чем уголь, нефть и природный газ.
В настоящее время во многих странах все аспекты новых исследований водорода находятся в самом разгаре, технические трудности в активизации преодоления. В условиях постоянного расширения масштабов производства, хранения и транспортировки водородной энергии стоимость водородной энергии также имеет большие возможности для снижения. Исследования показывают, что к 2030 году общая стоимость цепочки водородной энергетики снизится вдвое. Мы ожидаем, что развитие водородного общества ускорится.
Время публикации: 30 марта 2021 г.