НОВАЯ ИНФРАСТРУКТУРА ДЛЯ ВОДОРОДА

Вероятно, читатель заметил, что на моей площадке все чаще появляется водородная тема. И не случайно, ведь большинство специалистов считают, что водород может стать основой будущей энергетики. В предыдущей статье мы познакомились с тем, как в реалиях сегодняшнего дня используется водород на большегрузном автотранспорте в Швейцарии, не загрязняя атмосферу. Обратите внимание, что запас 35 кг водорода на грузовике хватает на 400 км пути.

ИСТОЧНИК: SaveEnergy

Где бы не использовался водород, на транспорте, в металлургии, в энергетике, его нужно доставлять от станций производства до потребителя, другими словами иметь хорошую инфраструктуру. Давайте познакомимся с интересным предложением по транспортировке и хранению водорода, присланным моими коллегами.  

Тридцать лет попыток построить водородную экономику не принесли результатов, так как этот газ требует новой инфраструктуры для транспортировки и хранения. Смеси водорода с кислородом и воздухом взрывоопасны. Люди, пользующиеся работающим на водороде общественным транспортом и водородными автомобилями, должны обладать крепкими нервами и определенной долей фатализма.

Идеологам «водородного будущего» известно, что транспортировка водорода связана со множеством проблем с точки зрения стоимости, энергоэффективности, чистоты и минимизации утечек. Их предлагают решать отказом от транспортировки чистого водорода.

Идею транспортировки и хранения водорода в составе менее опасного «накопителя» развили исследователи из австралийского CSIRO. В качестве носителя они предложили нитрит водорода, то есть аммиак — NH3.

При чем тут аммиак, скажите вы? При том, что он состоит из одного атома азота и трех атомов водорода, а его энергетическая плотность почти вдвое выше, чем у жидкого водорода — его основного конкурента в качестве альтернативного «зеленого» топлива. Жидкий аммиак содержит 17~18% водорода по массе. К тому же аммиак легче перевозить и распределять. Его можно хранить, отправлять, сжижать и преобразовывать обратно в водород и азот. Главное же преимущество аммиака как носителя водорода, особенности на экспорт, заключается в том, что это вещество уже широко используется во всем мире, и бóльшая часть инфраструктуры существует.

Чтобы выделить водород из аммиака, достаточно прибегнуть к процессу электролиза, энергию для которого обеспечит любой возобновляемый источник энергии. К примеру, можно обратиться в компанию группы Siemens, купить мультимегаваттный электролизер и разместить его на солнечной ферме.

Это не единственный способ получить водород из аммиака. Несколько лет назад за идею взялся Дуглас Макфарлейн из мельбурнского университета Монаш. Он разработал устройство, которое превращает возобновляемую электроэнергию в аммиак. Топливные элементы обычно используют энергию, запасенную в химических связях, для производства электроэнергии. Но устройство Макфарлейна работает в обратном режиме, то есть потребляет азот, воду и электричество, а производит газообразный аммиак. Утверждается, что по сравнению с процессами, используемыми по всему миру для производства аммиака, процесс Макфарлейна более эффективен и экологически чист.

Исследования водорода как будущего энергетики множатся. Ученые CSIRO нашли способ извлечения водорода из аммиака с помощью фильтра — металлической мембраны. В перспективе это может привести к тому, что новая водородная индустрия будет успешно конкурировать с рынком сжиженного природного газа. Аммиак позволяет экспортировать водород по всему миру — разумеется, морем, где последствия возможных аварий минимальны. Токсичное вещество, которое прежде шло лишь на производство удобрений и на нефтеперегонные заводы, стало ключевым фактором экспорта возобновляемых источников энергии!

В австралийском Квинсленде официальные лица обсуждают вопрос создания терминала экспорта аммиака в портовом городе Гладстон, который уже стал центром доставки сжиженного природного газа в Азию. Этому примеру последовал штат Южная Австралия, объявивший в феврале о планах строительства аммиачного завода стоимостью 180 млн австралийских долларов — опять-таки на основе электролизеров, работающих на ВИЭ. Планируемый к открытию в 2020 году завод станет региональным источником удобрений и жидкого аммиака.

Совсем недавно пришла новость: Австралийское агентство по ВИЭ (ARENA) финансово поддержало исследование по строительству совместным предприятием Incitec и Wesfarmers Ltd — Queensland Nitrates — "зеленого" завода для производства аммиака и водорода с использованием энергии ветра, солнца и накопленной энергии от объектов Neoen SA. Поддержку получил и завод по производству «зеленого» аммиака Incitec Pivot в Моранбе штата Квинсленд. На обоих участках природный газ служит сырьем для производства водорода, и тот в свою очередь применяется для производства аммиака. Далее из аммиака производят нитрат аммония для горнодобывающей промышленности.

Еще один сигнал в пользу союза водорода с аммиаком: в прошлом году международный консорциум объявил о планах строительства в штате Западная Австралия комбинированной ветро-солнечной электростанции стоимостью $ 10 млрд, известной как Азиатский центр возобновляемой энергии. Хотя большая часть производимой на станции электроэнергии будет уходить по подводному кабелю в Индонезию, часть этой энергии может быть использована при производстве аммиака для экспорта водорода на большие расстояния.

Все это означает, что возобновляемую энергию солнца и ветра можно экспортировать точно так же, как ископаемое топливо. Да и в любом регионе мира, где затраты на возобновляемую электроэнергию составляют $ 30/МВт. ч или меньше, солнечный и ветровой электролиз будет конкурентоспособен в сравнении с производством аммиака на основе природного газа, который выделяет 1,7 тонны CO2 на тонну и стоит от $ 200 до $ 600 за тонну, считает Международное энергетическое агентство.

Ценовой паритет водородного топлива с ископаемым, по-видимому, будет достигнут уже в ближайшие годы. Инфраструктура для перевозки и хранения практически есть, она требует минимальной достройки и приспособления.