Перспективи водневої енергетики

Воднева енергетика передбачає використання водню або воднєвмісних з’єднань для виробництва енергії, яка буде використовуватися з високою енергоефективністю, величезними екологічними і соціальними перевагами, а також буде мати економічну конкурентоспроможність. В даний час світ експериментує із застосуванням водневої енергетики у всіх секторах, включаючи виробництво, зберігання і розподіл енергії; електропостачання, опалення та охолодження будинків і домашніх господарств; промисловість; транспорт; і виробництво сировини.

Енергоефективність та стійкість є двома важливими факторами, що сприяють переходу від нинішньої економіки, що базується на викопному паливі, до економіки замкнутого циклу, яка буде характеризуватися високоефективної інженерією і застосовувати найпередовіші енергетичні технологічні рішення нинішнього століття.

Водень – це чисте паливо, яке при використанні в паливному елементі виробляє тільки воду. Водень можна отримувати з різних джерел, таких як природний газ, атомна енергія, біомаса і відновлювані джерела енергії (наприклад, сонячна і вітрова). Ці фактори роблять його привабливим варіантом в якості палива для транспорту і виробництва електроенергії. Його можна використовувати в автомобілях, в будинках, в портативних джерелах живлення і в багатьох інших сферах. Водень – це потенційний носій енергії, який можна використовувати для зберігання, транспортування і доставки енергії, виробленої з інших джерел.

Водень і енергія мають довгу спільну історію – понад 200 років тому він використовувався в перших двигунах внутрішнього згоряння і став невід’ємною частиною сучасної нафтопереробної промисловості. Водень легкий, придатний для зберігання, енергоємний і не виробляє прямих викидів забруднюючих речовин або парникових газів.

Потенціал водню, виробленого за допомогою низьковуглецевої електроенергії, як джерела чистої енергії, – величезний. Він простягається від транспорту до цілого ряду галузей обробної промисловості, а також від зберігання електроенергії з низьким вмістом вуглецю до використання водню для опалення житлових і комерційних будівель. Але для того, щоб водень вніс значний вклад в перехід до чистої енергії, його необхідно впровадити в ключових секторах економіки.

Розвиток водневої енергетики вже широко підтримується не тільки в ЄС, але і у всьому світі. Уряди багатьох країн вживають стратегічні кроки щодо заохочення не тільки використання водню, але і його великомасштабного виробництва з відновлюваних джерел електроенергії з метою експорту, а також внутрішнього використання. Число країн, які проводять політику прямої підтримки інвестицій в водневі технології, зростає разом з кількістю секторів, на які вони орієнтовані.

Водневе паливо можна виробляти декількома способами. Найбільш поширені методи риформінгу природного газу (термічний процес) і електроліз. Відомо, що воду можна розділити на кисень і водень за допомогою процесу, званого електролізом. Електролітичні процеси відбуваються в електролізері, який працює так само, як паливний елемент, тільки навпаки: замість використання енергії молекули водню, як це робить паливний елемент, електролізер створює водень з молекул води. У процесах, заснованих на сонячній енергії, в якості агента виробництва водню використовується світло. У фотоелектрохімічних процесах використовуються спеціальні напівпровідники для поділу води на водень і кисень.

Перспектива для водню полягає в тому, щоб отримати користь з того факту, що вже є все необхідне для успіху: сприятливе політичне середовище і наявність фінансової підтримки з боку урядів; концентрація потенційних промислових споживачів з сильними стимулами до декарбонізації своєї діяльності; наявність розробників водневих технологій з потенціалом бути лідерами на світових ринках, в тому числі у виробництві і використанні водню; а також наявність інфраструктури і відповідних експертних знань, які можуть бути використані для зв’язку споживачів і виробників водню як за допомогою трубопроводів, так з використанням судів.

Експерти розходяться в думках щодо того, які застосування водню, ймовірно, будуть найбільш важливими (і з якою швидкістю знизяться витрати на різні задіяні технології), але мало хто заперечує, що він буде грати ключову роль в енергетичному переході. За деякими оцінками, до 2050 року європейський ринок водню виросте більш ніж в сім разів.

Різні варіанти використання водню

Сьогодні переважає використання водню в промисловості, а саме: переробка нафти, виробництво аміаку, виробництво метанолу та виробництво сталі. Практично весь цей водень поставляється з використанням викопного палива, тому існує значний потенціал скорочення викидів за рахунок чистого водню.

У транспорті конкурентоспроможність автомобілів на водневих паливних елементах залежить від вартості паливних елементів і заправних станцій, в той час як для вантажних автомобілів пріоритетним завданням є зниження вартості доставки водню. Судноплавство і авіація мають обмежені можливості використання низьковуглецевого палива і відкривають можливості для палива на основі водню.

У нерухомості водень може бути використаний за рахунок його додавання в існуючі мережі природного газу з найбільшим потенціалом в багатоквартирних і комерційних будівлях, особливо в густонаселених містах, в той час як більш довгострокові перспективи можуть включати пряме використання водню в водневих котлах або паливних елементах.

У виробництві електроенергії водень є одним з перспективних варіантів для зберігання відновлюваної енергії, а водень і аміак можна використовувати в газових турбінах для підвищення гнучкості енергосистеми. Аміак можна також використовувати на вугільних електростанціях для скорочення викидів.

Вважається, що воднева енергія, яка є повністю незалежною від будь-яких потреб у вуглеці, добре поєднується з відновлюваними або невичерпними енергоресурсами, до яких ми повинні поступово перейти в майбутньому в міру того, як наш вік викопного палива йде на спад. З усіх відновлюваних джерел енергії сьогодні єдиним надійним джерелом є сонце, хоча контрольований ядерний синтез і геотермальні енергетичні системи також мають великі перспективи.

Водень може дозволити відновлювальним джерелам енергії внести ще більший внесок у загальну картину світової енергетики. Він може допомогти з вирішенням проблеми змінної продуктивності відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна фотоелектрична енергія і вітер, доступність яких не завжди відповідає попиту. Водень є одним з провідних варіантів зберігання енергії з відновлюваних джерел і виглядає багатообіцяючим варіантом з найменшими витратами для зберігання електроенергії протягом декількох днів, тижнів або навіть місяців. Водень і паливо на основі водню можуть транспортувати енергію з відновлюваних джерел на великі відстані – з регіонів з значними сонячними і вітровими ресурсами в енергоємні міста за тисячі кілометрів.

У минулому досвід використання водню був швидше невдалим. На цей раз все може бути інакше. Сьогодні водень переживає безпрецедентний ріст. Світ не повинен упустити цей унікальний шанс зробити водень важливою частиною нашого чистого і безпечного енергетичного майбутнього. Недавні успіхи сонячних фотоелектричних, вітряних, акумуляторних і електричних транспортних засобів показали, що політичні і технологічні інновації здатні створити глобальні галузі чистої енергії. В умовах постійно мінливого світового енергетичного сектора універсальність використання водню викликає все більший інтерес з боку урядів і багатьох компаній. Підтримка виходить від держав, які імпортують і експортують енергію, а також від постачальників електроенергії з відновлюваних джерел, виробників промислового газу, електроенергетичних та газових компаній, автовиробників, нафтогазових компаній, великих інженерних фірм і міст. Інвестиції в водень можуть сприяти розвитку нових технологій і промисловості в усьому світі, створюючи кваліфіковані робочі місця.

Авенстон уважно стежить за розвитком сучасних водневих технологій і проводить аналіз можливостей щодо їх застосування в різних проектах. Наші фахівці з 2014 року беруть активну участь в міжнародних галузевих заходах з цього питання, приділяючи велику увагу аналізу та оцінки застосовності пропонованих рішень. Компанія планує в майбутньому взяти участь в реалізації проектів, пов’язаних з впровадженням технологій водневої енергетики, в якості технічного консультанта і надавати необхідну інжинірингову підтримку.