V zadnjih letih države po vsem svetu spodbujajo razvoj industrije vodikove energije z izjemno hitrostjo. Glede na poročilo, ki sta ga skupaj objavila mednarodna komisija za vodikovo energijo in McKinsey, je več kot 30 držav in regij objavilo načrt za razvoj vodikove energije, globalne naložbe v projekte vodikove energije pa bodo do leta 2030 dosegle 300 milijard ameriških dolarjev.
Vodikova energija je energija, ki jo sprošča vodik v procesu fizikalnih in kemijskih sprememb. Vodik in kisik je mogoče sežgati, da proizvedeta toplotno energijo, gorivne celice pa ju lahko pretvorijo tudi v elektriko. Vodik nima le širokega nabora virov, ampak ima tudi prednosti dobre toplotne prevodnosti, čist in nestrupen ter visoke toplote na enoto mase. Vsebnost toplote vodika pri isti masi je približno trikrat večja od vsebnosti bencina. Je pomembna surovina za petrokemično industrijo in pogonsko gorivo za vesoljske rakete. Z naraščajočimi pozivi k soočanju s podnebnimi spremembami in doseganju ogljične nevtralnosti se pričakuje, da bo vodikova energija spremenila človeški energetski sistem.
Energija vodika ni priljubljena samo zaradi ničelnih emisij ogljika v procesu sproščanja, ampak tudi zato, ker se lahko vodik uporablja kot nosilec za shranjevanje energije, da nadomesti nestanovitnost in prekinitve obnovljive energije ter spodbuja obsežen razvoj slednje. . Tehnologija »elektrika v plin«, ki jo promovira nemška vlada, je na primer za proizvodnjo vodika za shranjevanje čiste električne energije, kot sta vetrna energija in sončna energija, ki je ni mogoče uporabiti pravočasno, in za transport vodika na velike razdalje za nadaljnjo učinkovitost. uporaba. Poleg plinastega stanja se lahko vodik pojavlja tudi kot tekoči ali trdni hidrid, ki ima različne načine shranjevanja in transporta. Vodikova energija kot redka »spojna« energija ne more le uresničiti prilagodljive pretvorbe med elektriko in vodikom, ampak tudi zgraditi »most« za uresničitev medsebojne povezave električne energije, toplote, hladu in celo trdnih, plinastih in tekočih goriv, tako da zgraditi čistejši in učinkovitejši energetski sistem.
Različne oblike vodikove energije imajo več scenarijev uporabe. Do konca leta 2020 se bo svetovno lastništvo vozil na vodikove gorivne celice povečalo za 38 % v primerjavi s prejšnjim letom. Obsežna uporaba vodikove energije se postopoma širi iz avtomobilskega področja na druga področja, kot so transport, gradbeništvo in industrija. Ko se uporablja za železniški tranzit in ladje, lahko vodikova energija zmanjša odvisnost prevoza na dolge razdalje in velike obremenitve od tradicionalnih naftnih in plinskih goriv. Na primer, v začetku lanskega leta je Toyota razvila in dostavila prvo serijo sistemov vodikovih gorivnih celic za pomorske ladje. Če se uporablja za porazdeljeno proizvodnjo, lahko vodikova energija oskrbuje stanovanjske in poslovne zgradbe z energijo in toploto. Vodikova energija lahko tudi neposredno zagotovi učinkovite surovine, reducente in visokokakovostne vire toplote za petrokemično industrijo, železarsko in jeklarsko, metalurško in drugo kemično industrijo ter tako učinkovito zmanjša emisije ogljika.
Vendar vodikove energije kot neke vrste sekundarne energije ni enostavno pridobiti. Vodik obstaja predvsem v vodi in fosilnih gorivih v obliki spojin na zemlji. Večina obstoječih tehnologij za proizvodnjo vodika temelji na fosilni energiji in se ne more izogniti emisijam ogljika. Trenutno tehnologija proizvodnje vodika iz obnovljivih virov energije postopoma dozoreva in vodik brez emisij ogljika je mogoče proizvesti iz proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov energije in elektrolize vode. Znanstveniki raziskujejo tudi nove tehnologije za proizvodnjo vodika, kot je sončna fotoliza vode za proizvodnjo vodika in biomasa za proizvodnjo vodika. Tehnologijo za proizvodnjo jedrskega vodika, ki jo je razvil Inštitut za jedrsko energijo in novo energetsko tehnologijo univerze Tsinghua, naj bi začeli predstavljati čez 10 let. Poleg tega veriga vodikove industrije vključuje tudi skladiščenje, transport, polnjenje, uporabo in druge člene, ki se prav tako soočajo s tehničnimi izzivi in stroškovnimi omejitvami. Če za primer vzamemo skladiščenje in transport, je vodik nizke gostote in zlahka uhaja pri normalni temperaturi in tlaku. Dolgotrajen stik z jeklom bo povzročil "vodikovo krhkost" in poškodbe slednjega. Skladiščenje in transport sta veliko težja kot premog, nafta in zemeljski plin.
Trenutno je veliko držav okoli vseh vidikov novih vodikovih raziskav v polnem zamahu, tehnične težave pri pospeševanju premagovanja. Z nenehnim širjenjem obsega proizvodnje vodikove energije ter infrastrukture za shranjevanje in transport ima tudi strošek vodikove energije veliko prostora za upad. Raziskave kažejo, da naj bi se skupni stroški industrijske verige vodikove energije do leta 2030 prepolovili. Pričakujemo, da se bo vodikova družba pospešila.
Čas objave: 30. marec 2021