Растущая роль водорода в чистой энергетике

\

Потенциал водорода сыграть значительную роль в глобальном поиске чистой и безопасной энергии набирает обороты по мере того, как все больше отраслей и правительств инвестируют в проекты, направленные на достижение этой цели. Инвесторы и политики, движимые опасениями по поводу изменения климата, настаивают на агрессивном сокращении выбросов углекислого газа. Хотя в прошлом водород привлекал внимание как экологически чистый источник энергии, нынешний импульс, подпитываемый целями по декарбонизации и усовершенствованными технологиями, показывает большие перспективы для реализации его потенциала.

Преимущество водорода в качестве топлива заключается в том, что при сгорании не образуется углекислый газ. Однако основная часть мировых поставок водорода в настоящее время производится из ископаемого топлива и используется в промышленности, в основном для нефтепереработки и производства удобрений. По данным Международного энергетического агентства (МЭА; «Будущее водорода: использование сегодняшних возможностей», июнь 2019 г., www.iea.org), при производстве водорода образуется около 830 миллионов метрических тонн выбросов CO2 в год. Однако наблюдается всплеск проектов по созданию «зеленого» водорода путем электролиза из воды.

Водород, полученный электролизом воды, генерирует только водород и кислород и, следовательно, не способствует выбросам парниковых газов. Возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, могут использоваться для производства водорода, что делает его привлекательным вариантом для хранения переменной продукции из этих источников. Согласно отчету МЭА, «настало время использовать потенциал водорода, чтобы сыграть ключевую роль в чистом, безопасном и доступном энергетическом будущем».

В следующих двух статьях рассматриваются некоторые мероприятия, направленные на продвижение производства «зеленого» водорода в качестве топлива следующего поколения, а также для промышленного использования. Первая статья посвящена электролизерным технологиям, а вторая статья предлагает краткий обзор деятельности по производству водорода, его использованию на транспорте и многому другому.

- Дороти Лозовски, редакционный директор журнала Chemical Engineering and POWER

РИСУНОК 1. Производители электролизеров расширяют мощности для удовлетворения растущего мирового спроса

РИСУНОК 1. Производители электролизеров расширяют мощности для удовлетворения растущего мирового спроса

Технологические и экономические достижения выдвинули водород на передний план стратегий устойчивого развития во многих отраслях, при этом конечные пользователи надеются извлечь выгоду из обещания значительного сокращения или полного устранения выбросов CO2.

Большая часть деятельности, связанной с водородом, сегодня связана с электролизерами, которые представляют собой модульные устройства обработки, в которых применяется электрический ток для расщепления молекул воды на водород и кислород. При работе от возобновляемых источников электроэнергии, таких как энергия ветра или солнца, электролизеры производят «зеленый» H2 без выбросов.

В последние годы производство электролизеров значительно возросло, чтобы удовлетворить мировой спрос на «зеленый» H2. В июне 2020 года компания Thyssenkrupp Industrial Solutions AG (Эссен, Германия; www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com) в партнерстве с De Nora SpA (Милан, Италия; www.denora.com) расширила свои мощности по производству электролизеров ( Рисунок 1). «Теперь у нас есть возможность строить электролизные установки годовой мощностью 1 гигаватт, и мы будем расширять наши мощности еще больше», — объясняет Кристоф Ноерес, руководитель отдела хранения энергии и водорода в Thyssenkrupp. Эти электролизеры предлагаются в виде сборных модулей, смонтированных на раме (рис. 2), которые можно комбинировать для легкого увеличения производственных мощностей. Увеличение мощностей электролизеров, по словам Ноереса, поможет реализовать экономически перспективные цепочки создания стоимости не только для крупномасштабного производства зеленого H2, но и для последующего производства экологически чистых химикатов, таких как аммиак и метанол. «Green H2 будет играть центральную роль в достижении нейтральности выбросов парниковых газов, а также в создании экономики замкнутого цикла», — добавляет Ноерес. В перспективе компания Thyssenkrupp сосредоточит свои проекты развития на регионах с благоприятными условиями для применения Power-to-X. Ранее в этом году компания объявила, что ее электролизные заводы смогут подключаться к немецкому рынку электроэнергии через виртуальную электростанцию ​​E.ON, эффективно выступая в качестве крупномасштабных буферов для стабилизации энергосистемы. Для достижения этой амбициозной цели электролизеры должны были соответствовать нескольким квалификационным критериям изменения нагрузки, подробно описанным в сетевых кодексах операторов передачи, демонстрируя, что они демонстрируют достаточную скорость реагирования и гибкость для участия в рынке балансировки энергии.