Hydrogenbrændselscellekøretøjer er allerede markedsført af virksomheder som Hyundai, Honda og Toyota samt flere andre kinesiske virksomheder. Men transport er langt fra den eneste retning for brint energi.
I løbet af de seneste års høje profilerede nyheder om miniature "solsten", om enorme havvindmøller, om underjordisk lagring af CO2, om Tesla-lagringsenheder og andre lækkerier ved Energiewende (energiovergang), er det endnu ikke meget forståeligt, men den fjerne rumble om en ny tordenvejr fra alle traditionelle olieudbydere høres allerede. elektricitet og gas. Denne tordenvejr kan passere i det fjerne, eller det kan ødelægge hele den traditionelle forretning med energigiganter og på samme tid økonomierne i lande, der eksporterer kulbrinter, eller det kan blive et livgivende regn, der understøtter fremkomsten af den nye økonomi.
Dette nye angreb er kun det mest almindelige element i universet. Brint. Nogle prognoser omkring dette element i tredive år vil der være en industri med en årlig omsætning på to og en halv billion dollars og tredive millioner job, som vil kunne fortrænge næsten 20% af fossile brændstoffer fra verdensøkonomien.
Lad os prøve at finde ud af, hvad chancerne for disse scenarier er.
Hvor kom han fra?
Siden Lavoisier navngav brint for to hundrede og femogtredive år siden, har han været i stand til at besætte en fremtrædende plads i branchen. Brint bruges til at producere methanol, ammoniak og spiselig margarine, og olie forarbejdes med det. Det er umuligt at "tage fra naturen" brint i dets rene form, så andre stoffer skal forarbejdes - den vigtigste metode til dets produktion er fortsat dampreformering af kulbrinter. Verden producerer ca. femogtres millioner millioner brint på blot et år (hvis vi sammenligner: der produceres naturgas næsten fyrre gange mere).
Vi henledte opmærksomheden på de specielle egenskaber ved brint som brændstof i midten af det forrige århundrede - dens forbrændingsvarme er flere gange højere end benzin, naturgas eller diesel med samme masse, og der genereres ingen emissioner, kun vanddamp. I USA i 1970 var der publikationer om overførsel til brændstofbrændstof, på samme tid blev udtrykket "brintøkonomi" populært - dette er en slags fremtidsbillede, hvor amerikanske byer helt bevæger sig fra "kulbrinterøkonomien", brint bruges som brændstof til hjem, biler, kraftværker og energi opbevares med brint og produceres med vind og sol, hvor det er nødvendigt. Med andre ord er brintøkonomien baseret på brint som den mest miljøvenlige og alsidige energibærer, der forbinder varmekraft,elektricitets- og transportsektoren. Snart ankom oliekrisen, og udviklingen af brinttransport fik større betydning. Så for eksempel i USSR i 1980'erne syntes der "brint" RAF-minibusser, et fly baseret på Tu-154, og en brintraketmotor til "Energia". Dette projekts skæbne er uundgåelig - for eksempel tog det mindst en tredjedel af det anvendelige volumen af passagerrummet, der blev afsat til brændstoftanke på flyet, hvilket påvirkede transportomkostningerne meget. I flyet skulle mindst en tredjedel af passagerumets anvendelige volumen allokeres til brændstoftanke, hvilket i høj grad påvirkede transportomkostningerne. I flyet skulle mindst en tredjedel af passagerumets anvendelige volumen allokeres til brændstoftanke, hvilket i høj grad påvirkede transportomkostningerne.
Salgsfremmende video:
Hvorfor har det ikke fungeret endnu?
Der var ingen global overgang af transport til brint i det tyvende århundrede - udgifterne til en kilometerkørsel på brint var meget højere end på konventionelt brændstof. Hovedårsagen er de høje omkostninger: at producere brint fra kulbrinter (dampreformering) eller vand (elektrolyse) kræver en masse energi. Derudover ledsages dampreformering af kulbrinter af frigivelsen af en drivhusgas - CO2 til bekæmpelse, der blandt andet tanken om at overføre transport til brint rettede mod. Produktionen af brint ved hjælp af elektrolyse (nedbrydning af vand til ilt og brint ved hjælp af elektricitet) viste sig at være endnu dyrere end dampreformering, og for at producere den krævede elektricitet var det nødvendigt at brænde brændstof med alle emissioner. Alt dette reducerede den oprindelige interesse lidt,og brintøkonomien som helhed, indtil slutningen af det tyvende århundrede, forblev kun”fremtidens image”.
Hvad har ændret sig?
"Energiovergangen" i den globale elektriske kraftindustri førte til den hurtige udvikling af vedvarende energi i 2000- 2010'erne, primært sol- og vindproduktion. Omkostningerne ved disse teknologier falder konstant (nutidsværdien af elektricitet fra sol- og vindproduktion i De Forenede Stater faldt ifølge Lazard med 70-80% i 2009-2016). Markedet vokser hurtigt (i 2016 blev der ifølge IRENA, 71 GW fotovoltaiske solenergianlæg og 51 GW vindmølleparker bestilt i verden, og i 2017 forventes henholdsvis 90 og 40 GW at blive bekræftet) - så, I løbet af de sidste to år er der blevet bestilt mere vind- og solproduktionskapacitet i verden end den samlede kapacitet for alle kraftværker i det russiske Unified Energy System.
Årlige investeringer i sektoren beløber sig til mere end 250 milliarder dollars - dobbelt så meget som investeringer i produktion af fossilt brændsel. Priseregistreringer for solenergi i Mexico, Dubai, Peru, Abu Dhabi, Chile, Saudi-Arabien, vindenergi i Brasilien, Canada, Tyskland, Indien, Mexico og Marokko nåede niveauet for omkring 1,7 rubler pr. KWh (når man sammenligner: indbyggere i Moskva og regionen betaler to til tre gange mere for elektricitet i deres hjem).
Som Det Internationale Energiagentur forudser, vil andelen af elproduktion fra sol- og vindkraftværker i verden i 2040 være fra 13% til 34% (i 2016 - 5%). Det er klart, at andelen af disse kilder i nogle regioner vil være endnu større.
Så elektricitetsindustrien skifter i stigende grad til produktionskilder, der er stokastiske og afhænger af tidspunktet på dagen og klimatiske forhold. Virkningen af udsving i produktionen ved vind- og solkraftværker (når solen pludselig holder op med at skinne og vinden blæser) på kraftsystemet, hvis deres andel i regionen er stor, kan sammenlignes med den kaotiske tænd / sluk for en stor kraftvarme - flere gange om dagen. Desuden genererer disse stationer undertiden meget mere, end alle forbrugere af elsystemet har brug for, og derefter viser omkostningerne til elektricitet sig at være "negative" - sådanne nyheder kommer regelmæssigt fra f.eks. Tyskland.
Vi lærte at tackle sådanne udsving ved at skabe energilagringsenheder, der “oplades” i perioder med overskydende energi og “udladning” i perioder med energimangel. Hvis i det tyvende århundrede rollen som sådanne lagerenheder kun blev spillet af pumpede lagerstationer, udvikles i dag elektrokemiske lagerenheder aktivt, hvoraf den mest berømte er Teslas "friske" projekter i Californien og Australien. Navigant Research forudser en stigning i den årlige idriftsættelse af lagringskapacitet for vedvarende energikilder fra ca. 2 GW i 2018 til 24 GW i 2026 - tolv gange på otte år. De årlige indtægter på dette marked vil vokse forholdsmæssigt til 24 milliarder dollars i 2026.
Det voksende behov for energilagring fik folk til at tænke igen på brint.
Vedvarende energi - på tankstationer
Det var muligt at producere brint ved elektrolyse før, men så var det nødvendigt at bruge energien fra traditionelle termiske kraftværker, der brænder brændstof. Når det kommer til overskud og billig elektricitet fra sol- og vindmølleparker, der er fri for CO2-emissioner, hvorfor ikke konvertere det til brint, der f.eks. Kan bruges som et rent brændstof til biler? Desuden vil dette gøre det muligt at opgive kulbrinter som råmaterialer til brintproduktion. Mange innovative virksomheder i Europa og verden følger nøjagtigt denne vej. UK-baseret ITM Power deltager i projektet Hydrogen Mobility Europe (H2ME), der sigter mod at lancere et netværk af 22 brændstofpåfyldningsstationer i ti europæiske lande inden 2019.der tjener to hundrede brændstofcellebiler og hundrede 25 hybridbiler. Sveriges Nilsson Energy er specialiseret i gitterisolerede løsninger, der bruger sol- og vindenergi til at generere og opbevare brint og bruge det til brændstof til biler og kraftbygninger.
Brændstofcellevogne er allerede markedsført af Honda, Toyota, Hyundai og en række kinesiske virksomheder. Målvisionen for det internationale konsortium Hydrogen Council, der blev grundlagt i Davos i 2017 af de største industriselskaber under formandskab af Toyota, er mere end 400 millioner personbiler, 15-20 millioner lastbiler, 5 millioner busser, der kører på brint inden 2050 (det vil sige ca. 20-25% af Total). 78% af de globale billedere, der blev undersøgt af KPMG i 2017, mener, at sådanne køretøjer vil være et gennembrud i sektoren for elektriske køretøjer, hvilket overskygger batteridrevne biler.
Men transport er langt fra den eneste retning.
Brint til hvert hjem
Stationære brændselsceller (brændselsceller) - en dynamisk udviklende teknologi, der giver dig mulighed for at få elektrisk og termisk energi fra brint eller naturgas direkte i husområdet eller i kælderen i huset. Der er kun en emission, når man bruger brint - rent vand, der kan bruges til aircondition. Kompakte modulære enheder på størrelse med et køleskab er helt stille. I henhold til prognosen fra Navigant Research vil kapaciteten af stationære brændselsceller vokse fra 500 MW i 2018 til 3000 MW i 2025.
Sådanne installationer er kombineret med vedvarende energikilder, elektrolysatorer, energilagringsenheder og giver dig mulighed for at skabe fulde autonome energiforsyningskilder til husholdningen. De nuværende udgifter til elektricitet fra naturgasbrændselsceller i USA er ifølge Lazard ($ 106-167 pr. MWh) allerede omtrent lig med indikatorerne på atomkraftværker ($ 112-183 pr. MWh) og kul ($ 60-231 pr. MWh) kraftværker og mindre end nutidsværdien af individuelle solpaneler på taget ($ 187–319 pr. MWh). Takket være store regeringssubsidier i Japan var der allerede mere end 120.000 sådanne installationer i 2014, og målværdierne er mere end 1 million i 2020 og mere end 5 millioner i 2030.
Efterhånden som teknologier bliver billigere (masseproduktion, standardisering) og når deres selvforsyning, planlægger den japanske regering at begynde at introducere brintbrændselsceller - det forventes, at dette vil ske inden 2030. Brændselsceller er uden tvivl det vigtigste lovende segment af distribuerede energiteknologier, hvis potentiale i Rusland ifølge en nylig undersøgelse fra Skolkovo-skolens energicenter er tilstrækkelig til at dække mindst halvdelen af behovet for generering af kapacitet i 2035.
Power-to-Gas
Brint opnået fra vedvarende energikilder kan blandes i gasoverførselsnet og gasdistributionsnet. En sådan station har været i drift i Frankfurt am Main siden 2014 og tilføjet op til 2% brint til det lokale gasdistributionsnet (en sådan begrænsning af brintindholdet gør det muligt ikke at ændre noget overhovedet hverken i nettene eller hos forbrugerne). Der er flere lignende objekter i Tyskland, de findes også i Italien, Danmark, Holland. Nogle gange blandes brint til biogas, hvilket øger dens værdi.
I Storbritannien betragtes brint meget som en måde at drastisk reducere emissioner fra husholdninger (85% af husholdningerne i landet forbrænder naturgas til opvarmning). For byen Leeds, med en befolkning på mere end 780.000 mennesker, blev der i 2017 foretaget en detaljeret vurdering af investeringsbehovet for den komplette konvertering af gasforsyningssystemet til brint - fra udskiftning af kedler hos forbrugere til oprettelse af underjordiske brintoplagrings- og dampreformeringsenheder. Investeringsbeløbet anslås til hundrede og tres milliarder rubler. Dette projekt skal skaleres til hele landet, især da britiske byer i det 19. århundrede og første halvdel af det 20. århundrede allerede anvendte kunstig "bygas", der indeholder op til 50% brint. I mellemtiden planlægger gasselskaber gradvist at øge brintandelen til 20%,at undgå storstilet genopbygning af gasnet og kedler hos forbrugere.
Siden 2013 har japanske virksomheder drøftet med RusHydro muligheden for at oprette et brintproduktionsanlæg i det russiske Fjernøsten ved hjælp af kraft-til-gas-teknologi til eksport. Den japanske sides beregninger er primært baseret på brugen af billig elektricitet fra vandkraftværker. I henhold til en aftale, der blev underskrevet på Eastern Economic Forum i efteråret 2017, skal Kawasaki Heavy Industries opdatere gennemførlighedsundersøgelsen for dette projekt. Efterhånden som infrastrukturen i Fjernøsten udvikler sig og omkostningerne til elektrolyse og brintlogistik-teknologier falder, vil interessen for sådanne projekter åbenlyst kun vokse. I betragtning af det enorme potentiale for vedvarende energi i denne region kan man forudsige fremkomsten af lovende eksportprojekter her.
Hydrogen - integrator af gaskemi og energi
Men det mest imponerende projekt er nu i det nordlige Holland. I denne region, der ligger direkte over Groningen-gasfeltet (årsagen til den "hollandske sygdom"), har biogasenergi været i boom i flere år. Allerede for fem år siden kørte biler gennem gaderne på grøn gas - biomethan produceret her fra affaldet fra landbrugsindustrien i regionen med et område på to Moskva. Det er ikke overraskende, at det var her med støtte fra Den Europæiske Union, at Chemport Europe-projektet blev lanceret for et år siden, hvis hovedmål er at skabe en fuldgyldig gaskemisk klynge, der udelukkende opererer på lokale biologiske ressourcer og brint med nul CO2-emissioner. Woody biomasse behandles, kulhydraterne, der dannes i processen, bruges i kemi. Elektricitet fra havvindmøller omdannes til brint og ilt af elektrolysatorer. Oxygen og brint bruges i kemi, og ilt er også involveret i forgasning af forarbejdet biomasse fra lokale felter på over en million hektar. Forgasning gør det muligt at få syntetisk gas - en ren blanding af brint, CO2 og CO. Der tilsættes også rent brint fra vindmøller. Fra denne gas opnås salpetersyre, methanol, ethylen, propylen, butylen - stoffer, der helt kan fortrænge olie og naturgas fra deres stabile positioner som råmaterialer til den kemiske industri.som fuldstændigt kan fortrænge olie og naturgas fra deres stabile positioner som råmaterialer til den kemiske industri.som fuldstændigt kan fortrænge olie og naturgas fra deres stabile positioner som råmaterialer til den kemiske industri.
Projektinitiatorerne erklærer deres ønske om at bringe omkostningerne ved syntetisk gas tættere på omkostningerne ved naturgas. Syngas kan sendes til kondensering (bio-LNG), tankes af køretøjer og bruges til andre klassiske behov.
Den første investering i projektet er 50 mio. EUR, hvoraf 15 mio. EUR ydes med tilskud fra Den Europæiske Union.
Hydrogen Olympic Village
En olympisk landsby bygges i Tokyo til OL i 2020, som vil modtage op til 17.000 gæster. Landsbyens vigtigste energikilde vil være brint: biler, tankstationer, brændselsceller, varme og elektricitet i huse, gas i komfurer og kedler - alt dette kører på brint.
Er alt så skyfrit?
Blandt skeptikerne til brint energi er ikke kun konservative, men også for eksempel Elon Musk (selvom han selvfølgelig har en interessekonflikt: Teslas lithium-ion-batterier er en direkte konkurrent til magt-til-gas-teknologi). Det angiver farerne ved håndtering af brint under opbevaring: lækager er næsten umulige at opdage, og der er potentiale for, at der dannes en eksplosiv blanding. Nogle beboere i Tokyo har udtrykt lignende bekymringer. Hvorvidt det er muligt at effektivt og billigt løse disse problemer på baggrund af udviklingen af konkurrerende teknologier, vil tiden vise. I mellemtiden vises brændstofpåfyldningsstationer fortsat i centre for verdenshovedstæder.
Der er allerede sat indsatser
Indtil videre anslås globale investeringer i brint energi til omkring 0,85-1,4 mia. EUR om året ifølge forskellige skøn. Hydrogen Council-konsortiet planlægger at investere 13 milliarder dollars over fem år i brintfyldningsstationsnetværk og brintbiler. Ifølge det amerikanske energiministeri beskæftiger brændselscellsektoren allerede 16.000 mennesker (med et vækstpotentiale på op til 200.000), og økonomisk støtte fra det amerikanske regeringsbudget har været omkring 100 millioner dollars om året i mange år. Flere dusin virksomheder, forskningscentre og universiteter rundt omkring i verden arbejder på at reducere omkostningerne ved brintteknologier, især er målet at reducere omkostningerne ved brintproduktion ved elektrolyse fra $ 11,5 til $ 5,7 per kilo,samt reducere omkostningerne ved brændselsceller (tre til fem gange) og brintlagring (to til tre gange). Når disse mål nås, vil "brintøkonomien" naturligvis være meget tættere på os, end den nu kan forestille sig.
Hvordan vil dette påvirke de globale olie- og gasmarkeder? Hvad vil det betyde for den russiske økonomi? Hvordan finder vi vores plads i brintøkonomiens verden? Alt dette er spørgsmål, hvilke svar der skal udarbejdes nu.
