Медия без
политическа реклама

На какво се дължи възходът на водорода

Най-разпространеният елемент в природата има уникални плюсове като източник на енергия

27 Юли 2024
Сeenergynews

Все повече се говори за водорода като чист носител на енергия. И това е обяснимо - той има  

уникални характеристики:

  • той е най-често срещаният елемент във вселената;

  • подлежи на повторно използване: водородът може да се използва многократно, при това безкрайно;

  • чисто изгаряне: единственият страничен продукт е вода;

  • висока енергийна плътност: три пъти топлинната стойност на течните въглеводороди;

  • ефикасно зареждане: зареждането с водород е също толкова бързо като при конвенционалните горива;

  • директно преобразуване в електричество: водородът може да бъде преобразуван в електричество чрез горивни клетки без емисии;

  • производство без CO2: водород може да се произвежда от вода без отделяне на CO2;

  • гъвкави горивни съотношения: позволява широк съотношения въздух/гориво;

  • смесване: водородът може да се смесва с природен газ за отопление;

  • идеален за пренос по тръбопроводи.

Наред с предимствата използването на водорода крие и 

предизвикателства:  

  • ниска плътност: ниската плътност на Н2 (0,0899 kg/m³) налага съхранение при високо налягане (200-700 бара) или при екстремно ниски температури (под -253°C), като и за двете е необходима енергия;

  • преносът по суша, с жп транспорт и по вода е неефективен;

  • производствени загуби: електролизата за производство на водород води до енергийни загуби от 30%;

  • съхранение: водородните молекули могат да преминават през стоманени резервоари, поради което са необходими специални контейнери;

  • риск от експлозия: налице при широк диапазон концентрации (4-77%).

 

Еволюцията на водорода при мобилността

Стремежът към водорода набира скорост паралелно с тревогите, че запасите от нефт се изчерпват. Първите водородни двигатели са въведени от BMW през 1989 г. заради потенциала на водорода да елиминира емисиите CO, прахови частици и неизгорени въглеводороди.

След 1990 г. развитието на горивните клетки подтиква Ford и Daimler да инвестират в първопроходеца в тази област Ballard. Визията им е за бъдеще с мобилност на базата на горивни клетки, но се сблъскват с технически и финансови спънки.

 

Климатичните промени

В наши дни водородната икономика се развива заради борбата с глобалното затопляне. От друга страна, бързото развитие на литиево-йонните батерии кара производителите да се насочат към електрически автомобили с идеята, че ще има достъпна зелена енергия. А това още не се случва. Производството на електричество си остава най-големият източник на емисии СО2, които са дело на човека.

 

Добрият пример

Акцент в енергийната трансформация на Германия се поставя върху вятърната и слънчевата енергия, за което бяха осигурени значителни субсидии – както за строителство, така и за функциониране. Тази стратегия обаче изважда на преден план и проблеми:

  • недостатъчно използване: при средна енергийна консумация 56 GW и пикова – 80 GW, инсталираните в Германия мощности от 272 GW работят при коефициент на полезно действие под 21%;

  • големи емисии: през 2022 г. електричеството в Германия създава 489 g CO2 на kWh, а това е сред най-високите стойности в Европа;

  • инфраструктурни потребности: поддържането на стабилна мрежа изисква 20 GW конвенционално електричество. В средностатистически дни над 110 GW възобновяема енергия не се ползва поради проблеми със съхранението. 

За успешния енергиен преход е необходим значителен капацитет за съхранение. Оценките сочат, че до 2050 г. Германия ще се нуждае от обем за съхранение 20-40 TWh. Единствено решения за молекулно съхранение като при водорода могат да отговарят на подобно търсене, въпреки енергийните загуби от 30% при електролиза.

Фигурата показва потенциала на съществуващите решения за съхранение. За енергийния преход Германия ще се нуждае от капацитет с размери в TWh в продължение на месеци.

Фигура 2 показва е показано какъв капацитет е необходим за енергийния преход, какъв е наличен и колко се очаква от често споменаваното решение „интелигентна мрежа“.

 

Роля на водорода за мобилността

Водородът е обещаващ кандидат за различни приложения:

  • горивни клетки и изгаряне: използвани при производството на синтетични горива като метан, амоняк и метанол;

  • обществен транспорт: водородните автобуси имат предимства пред електрическите като по-бързо зареждане и по-малки инфраструктурни разходи;

  • тежко оборудване: водородът превъзхожда батериите при тежката селскостопанска или строителната техника;

  • инвестициите в е-горива са ключови за намаляване на емисиите от повече от милиард превозни средства и за авиацията.

В определени случаи двигателите с вътрешно горене с водород имат

предимства пред горивните клетки:

  • разходи: по-ниски общи разходи, особено при приложения, изискващи значително електричество;

  • поддръжка: може да се използва съществуваща инфраструктура;

  • чистота: не толкова строги изисквания за чистота на водорода;

  • верига на доставките: намаляване на натиска върху веригата на доставките.

 

Нито една технология не може да доминира в бъдещето на енергията и мобилността. Но е сигурно, че със своите уникални предимства водородът ще има важна роля. 

 

Последвайте ни и в google news бутон

Още по темата