Производство водорода: технологии и перспективы в россии

В Москве в здании Московского энергетического института 20–21 ноября прошел семинар «Коммерциализация технологий водородной энергетики в России: соответствие мировым практикам», организованный Национальной ассоциацией водородной энергетики (НАВЭ) совместно с Московским энергетическим институтом (НИУ МЭИ) и приуроченный к 15-летней годовщине создания НАВЭ.

Первый день работы семинара проходил в формате широкой дискуссии, посвященной представлению современных российских инновационных технологий водородной энергетики и обсуждению практик реализации этих технологий на рынке, в особенности водородных топливных элементов.

Важная тема, которая обсуждалась в рамках мероприятия, – влия­ние международных стандартов и требований технических регламентов Таможенного союза на процесс промышленного внедрения. Так, в рамках секции «Технологии топливных элементов» были затронуты аспекты создания и выведение на рынок конечных изделий с применением водородных технологий и их экономическая целесообразность.

Участники семинара однозначно отметили, что во многих сегментах рынка применение водородных топливных элементов является преимуществом по сравнению со стандартными технологиями, а в некоторых случаях – безальтернативным решением.

Участники также обратили внимание, что международные стандарты не являются барьером для успешной коммерческой реализации водородных технологий, учет их требований на ранней стадии помогает созданию конкурентоспособных продуктов и способствует их успеху на мировом рынке.

П. Б. Шелищ и А. Ю. Раменский, бессменные руководители НАВЭ

Большое внимание было уделено вопросам безопасности и соответствия этих изделий международным стандартам.

«Решение задач по коммерциализации существующих проектов и созданию новых стратегических инициатив должно сопровождаться принятием современных международных, межгосударственных и национальных стандартов в области безопасности оборудования, работающего с использованием водорода, внедрения современных способов испытания водородных энергетических установок различного назначения, созданием машин и оборудования, соответствующих лучшим мировым аналогам», – отметил президент НАВЭ, вице-президент Международной ассоциации водородной энергетики Александр Раменский.

Ольга Нецкина, старший научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова, подчеркнула другую особенность семинара: «В России не хватает площадок, где встречались бы организации и люди, работающие в разных сегментах отрасли водородной энергетики, начиная от систем производства водорода, заканчивая системами, потребляющими энергию, полученную с помощью водорода.

Этот семинар – одно из немногих мероприятий, которые дают возможность взглянуть на всю отрасль. Мы занимаемся разработкой портативных химических источников водорода совместно с компанией BMPower.

Здесь мы смогли увидеть и услышать, кто и как использует результаты нашей работы, что волнует потребителей водородных топливных элементов, заправляемых водородом с помощью наших систем и обсудить общие проблемы отрасли».

Второй день семинара проходил на производственной площадке компании BMPower, одного из лидеров в области производства энергетических систем на основе технологии водородных топливных элементов в России. Участники мероприятия смогли увидеть процесс создания таких энергетических систем от заготовки сырья до выпуска конечного изделия.

Директор по развитию бизнеса, сооснователь компании BMPower Алексей Иваненко

«Когда речь идет о коммерческих продажах любой новой технологии, нужно понять ее стоимость на всем жизненном цикле. Например, длительность времени работы беспилотных летательных аппаратов – на сегодняшний день основной сдерживающий фактор развития рынка.

Однако стоимость топливного элемента отпугивала партнеров. Ведь их цена в разы выше в сравнении с литиевыми батареями или двигателями внутреннего сгорания.

Но стоит только посчитать стоимость владения всех доступных решений, и мы видим, что топливный элемент компании BMPower нисколько не уступает им, а с учетом наших преимуществ, таких как стабильная работа при отрицательных температурах, время полета до трех часов и возможность заправки водородом в любой точке земного шара, опережает. Это и пред­определило выбор наших клиентов», – сообщил директор по развитию бизнеса, сооснователь компании BMPower Алексей Иваненко.

Заместитель руководителя дирекции спецпрограмм компании БАНС Александр Зубарев отметил: «Наша компания сделала выбор в пользу топливных элементов в применении к беспилотным летательным аппаратам.

Успешное сотрудничество с компанией BMPower в течение полутора лет убедило нас, что пришло время делать ставку на высокотехнологичные стартапы. На семинаре НАВЭ мы увидели, что в России есть технологический и научный потенциал, увидели других пользователей топливных элементов.

Здесь мы увидели также новые перспективы развития водородной энергетики в России, возможности кооперации, особенно в приложении к малым летательным аппаратам».

• Статья подготовлена НАВЭ
• http://h2org.ru/
• Справка:

Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ) была учреждена в 2003 году в целях консолидации различных общественных сил, уже участвующих либо потенциально заинтересованных в формировании в России водородной экономики.

В числе этих сил – научное сообщество, бизнес, ориентированный на высокие технологии, политики и чиновники, убежденные в том, что долгосрочные перспективы страны и мира прямо связаны с водородными технологиями.

В состав президиума Ассоциации вошли наиболее авторитетные ученые – руководители научных центров, представители крупного бизнеса, государственные деятели.

Это альтернатива литий-ионным батареям, позволяющая при сопоставимой массе и габаритах хранить до 10 раз больше энергии, увеличивая время полета дрона до 12 часов (в зависимости от его типа), но не менее 2,5 часа для обычных профессиональных мультикоптеров.

Комментарий редакции

Мне довелось побывать на юбилейном семинаре НАВЭ. Мероприятие было весьма насыщенным – на нем прозвучало 27 докладов.

В первую очередь отмечу одно из ключевых выступлений «Рынок энергетических систем на топливных элементах для беспилотных платформ: особенности коммерциализации национальных инновационных технологий». Автор – А.В. Иваненко, директор по развитию бизнеса BMPower.

И разумеется, меня интересовало все, связанное с транспортом. Например, такие доклады:

• «К вопросу о применении альтернативных топлив с целью снижения выбросов, загрязняющих воздушную среду городов при эксплуатации автомобилей». Докладчик В.Ф. Кутенев, председатель экспертного совета ФГУП НАМИ, д.т.н.

• «Автономные дроны на топливных элементах для доставки малых грузов». Автор Д.С. Тесленко, представитель компании «ЮВЛ Роботикс».

• «Экономическая целесообразность использования топливных элементов на электрических велосипедах, самокатах, скутерах». Докладчик Д.А. Неталиев, директор компании «КБ Теслы».

• «Водородные заправочные станции в блочно-модульном исполнении». Авторы А.Б. Мурзабекова и Р.Р. Шириязданов, ООО «Газохим Инжиниринг».

• «Получение водорода на стационарных и мобильных установках малой производительности». Докладчик Д.Л. Астановский, ООО «ФАСТИНЖИНИРИНГ».

Много прозвучало любопытных фактов и подробностей. Например, в стоимости водорода 70–80% составляет цена электричества. В Аризоне, где много альтернативных источников электроэнергии – ветряки, солнечные батареи – водород выходит дешевле бензина. Поэтому компания Nikola столь смело продвигает свои громадные водородные грузовики.

Будем следить за новостями водородного автомира. Электромобилю быть – это сомнений не вызывает. Но розетка или топливные элементы? Огромная внешняя электростанция или автономная электростанция на борту? Победит ли водород Теслу?

Вот об этом и поговорим в наступающем 2019 году.

Источник: https://abs-magazine.ru/article/perspektivy-razvitija-vodorodnoj-energetiki-v%C2%A0rossii-prishlo-vremja-delat-stavku-na%C2%A0vysokotehnologichnye-startapy

Водород и перспективы развития нефтегазовой отрасли России

С развитием техники и технологии человеком постоянно совершаются попытки заместить традиционные виды энергии на альтернативные — более экологически чистые и быстро возобновляемые. Например, водород за рубежом используется как транспортное топливо. Россия использует водород в большинстве случаев на нефтеперерабатывающих и химических заводах.

В марте 2014 года при поддержке Международной и Национальной ассоциаций водородной энергетики компанией CREON Energy была проведена Вторая Международная конференция «Водород 2014».

Анастас Гатунок, директор департамента углеводородного сырья CREON Energy, отметил, что Россия постепенно развивает нефтепереработку (увеличиваются мощности предприятий, внедряется гидрокрекинг и гидроочистка) и нефтехимическую отрасль (вводятся новые мощности и модернизируются сами производства).

По докладу Лолы Огрель, руководителя отдела аналитики CREON Energy, водород занимает около 15% от общего производства газов в России. Водород используется в химии, нефтехимии, металлургии, электронном производстве, стекольной и электротехническая промышленностях, в пищевых технологиях. Запасы водорода просто огромны.

Потенциал использования его как топлива для ДВС, как топливного элемента или в газовых турбинах делает идею всё более заманчивой. Водород получают различными методами: химическим, электрохимическим и физическим.

Одним из основных методов получения водорода является каталитическая конверсия природного газа (часто установки по добыче водорода можно встретить на производствах аммиака и метанола). Доля России на мировом рынке его производства равна 8%.

Статистика показывает, что за 2004−2013 годы объём производства водорода в России вырос в производстве стекла (более, чем в 3 раза). В общем же доля производства водорода в химической промышленности снизилась с 80% до 70%.

Для примера объёмов производства, потребления и закупки водорода по данным статистики за последние 3 года приведём одноимённую таблицу 1.

Таблица 1 – Производство, потребление и закупка в России цианистого водорода, тыс.тонн [1]

Показатели	Годы	Темп роста, %
2010	2011	2012	2011	2012
Произведено цианистого водорода	23371	27541	26681	117,84	96,88
Потреблено цианистого водорода	23297,1	27513,9	33635,7	118,10	122,25
Поступило цианистого водорода от других организаций России	4797,70	4995,20	6882,30	104,12	137,78

Как видно из таблицы, производство водорода не имело за последние 3 года чёткий тенденций, а потребление его росло: сначала на 18,10% в 2011 году, а затем на 22,25% в 2012 году.

Снижение производства водорода на 3, 12% в 2012 году и рост его потребления на 22,25% не могут трактоваться положительно. Закупка дополнительного количества водорода в 2011 году выросла на 4,12%, а на следующий год – на 37,78%.

Водород в нашей стране не является товарным продуктом, обычно его производство происходит на тех же предприятиях в том количестве, в котором потребляет это же предприятие. Структурой потребления водорода в 2013 году представлено на графике 1.

График 1 – Потребление водорода на предприятиях

О техническом регулировании водородных технологий поведал Александр Раменский, вице-президент по России и СНГ Международной ассоциации водородной энергетики (IAHE).

Регулирующим органом водородных отношений в России является Росстандарт в рамках Технического комитета по стандартизации «Водородные технологии» (ТК029), где введены 11 стандартов на национальном уровне, и которые будут увеличиваться с развитием данного вида сырья.

Важным моментом является унификация стандартов, что позволит развивать экспортные отношения более быстрыми темпами без лишних препятствий и излишних затрат.

Примером может служить ситуация распространения новых катализаторов в 2015 году, производимых в Европе, Китае, Корее, США и Японии, которые должны быть применимы на водородных установках, и необходимых в России.

По словам Артема Тарасенко, руководителя отдела развития «Линде Газ Рус», компания Linde создаст инфраструктуру для поставок водород. Так одним из проектов компании в России стал совместный проект с компанией «КуйбышевАзот», производящей аммиак и азот: к 2016 году планируется введение новых мощностей, равных 1340 т/сут. и 120 тыс.л/сут соответственно.

Руководитель проекта по развитию водородного бизнеса Air Liquide, Алексей Войнов отметил, что развитие водородного бизнеса будет ощутимым для России уже в 2020 году: ожидается рост внутренних потребителей с 20% до 50%. Сегодня компания руководит тремя заводами по производству водорода в России. Следует принять во внимание и положительное влияние аутсорсинга.

Реализацию проектов для добычи водорода предложил Артем Шахраманян , менеджер по развитию бизнеса подразделения «Печи огневого нагрева» Foster Wheeler. Установки производства водорода (УПВ) действуют на основе химического процесса парового риформинга метана, а различные конфигурации позволяют найти баланс в эксплуатационных и капитальных затратах.

Главный технолог химического завода «АНХК», Дмитрий Дубровский начал доклад с описания роботы установки выделения водорода из водородосодержащего газа.

Введение в 2008 году новых требований к экологичности автобензинов, описанных в техническом регламенте «О требованиях к автомобильному и авиационномц бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» усилило требования, после чего нефтеперерабатывающие компании страны резко увеличили инвестиции в реконструкции оборудования. Введение требований увеличило потребления водорода. Завод «АНХК» уже в 2000 году ввел в эксплуатацию установку Меdal (компании Air Liquide) по извлечению водорода, в 2011 году к работе приступила вторая аналогичная установка, а к 2016 году планируется введение в эксплуатацию установки от фирмы Haldor Topsoe для производства водорода при помощи метода риформинга углеводородов. Установки способствуют снижению затрат на закупки дополнительного водорода, увеличивает глубину гидроочистки и повышает качество производимой продукции. [2].

Выступление Олега Черемных, генерального конструктора «Уралкриомаш», было посвящено транспортировке водорода: современные модели, выпускаемые заводом, имеют увеличенную массу перевозок и более низкие потери.

Ещё в СССР на экспериментальном самолёте Ту-155 было проведено около 100 полётов на жидком водороде и сжиженном природном газе, которые доказали возможность использования криогенного топлива.

Современные зарубежные испытания самолётов А-380 и Б-52 испытываются синтетическими топливами, которые производят из угля, природного газа и биомасс. Компания Qatar Airways ведёт разработки по замене авиакеросина на природный газ, а компания Boeing – по созданию беспилотного самолёта на жидком водороде.

Экологичность водородного топлива очевидна: высокая полнота сгорания позволяет образовывать водяной пар и выхлопные газы, которые не содержат вредных веществ. К тому же высокая теплота сгорания обеспечивает улучшение лётно-технических характеристик.

Использование иных технологий по добыче водорода осветил исполнительный директор центра физико-химических технологий НИЦ «Курчатовский институт», Сергей Коробцев. Он поведал о плазменных и плазменно-каталитических процессах, позволяющих извлекать водород в больших объёмах как из воды, так и из различных иных видов источников, например, сероводорода.

Преимущества плазменного метода добычи водорода неоспоримы: он позволяет добывать в 100 раз больше водорода по отношению к каталитическому, малой металлоемкостью, безинерционностью, низкой чувствительностью к различным примесям и экологичностью.

Плазменная конверсия природного газа позволяет полученный водород использовать для производства нового перспективного вида топлива− метано-водородной смеси. [3].

Заведующий лабораторией водород-аккумулирующих материалов Института проблем химической физики РАН, Борис Тарасов осветил вопрос о компримировании водорода и его хранении при использовании металлогидридных материалов.

Работа металлогидридных аккумуляторов и компрессоров водорода основана на обратимой реакции металла, композитных материалов, сплавов, интерметаллических соединений.

О добыча водорода на основе алюминия поведала Марина Навалихина, Старший научный сотрудник ФГБУН «Объединенный институт высоких температур РАН».

Использование технологии в относительно малых масштабах позволяет вырабатывать электроэнергию в топливных элементах, а увеличение масштаба даёт возможность достигать выработки производственных объёмов водорода и тепловой энергии в широких диапазонах.

Технология экономит затраты на компримирование: давления водороды на выходе составляет 10 атмосфер.

Итак, водород в перспективе является отличным сырьём, при помощи которого возможно достижение нового более совершенного экологического качества в производстве топлива, открывается возможность замены углеводородного топлива. Привлекательность водорода по сравнению с углеводородами очевидна, так как его добыча проще, а запасы велики. Технологии добычи постоянно совершенствуются: безопасность установок и мощности растут.

Таблица 2 показывает расход топлива, начиная с 2008 года. Ужесточение требования к качеству топлива в 2008 году не привело к сильному снижению его потребления, потому показывать предыдущие годы в динамике не представляется необходимым.  

Таблица 2 − Израсходовано топливно-энергетических ресурсов в России, тыс.тонн [1].

Наименование вида топлива/годы	Расход топлива	Темпы роста,%
2008	2009	2010	2011	2012	2009	2010	2011	2012
Бензины авиационные	15,909	14,545	5,543	3,901	5,479	91,43	38,11	70,38	140,45
Бензины автомобильные	7932,212	6405,793	15606,778	14993,702	13839,660	80,76	243,64	96,07	92,30

Итак, как видно из таблицы, в 2010 году резко упало потребление на керосин, в 2011 году оно продолжалось: падение было равным 372,85%; а в 2012 году рост составил 40,45% по отношению к предыдущему году.

Скачок в потреблении автобензина был замечен в 2010 году, где рост составил 143,64%, однако в последующие годы следует спад, но не такой резкий, как подъём. Падение цен на нефть показывает для России не означает снижение цен на бензин, так как затраты остаются прежними, а ужесточения требований к качеству бензинов накладывает дополнительные расходы.

Потому введение более дешёвых и совершенных технологий по производству бензинов играет важную роль для экономики как России, так и зарубежных стран.

Водород в данный момент рассматривается как перспективное топливо для автомобилей, различных турбинных агрегатов и ракетоносителей, разгонных блоков космических комплексов.

Так же докладчица подчеркнула, что в России технология добычи водорода происходит при помощи технологий, отличных от CTL-технологии за рубежом (газификацией угля); рынок водорода за рубежом развит хорошо; перспективное потребление водорода как топлива создаст потребность в нём, что позволило бы России внести новую статью дохода в бюджет.

Список литературы:

1. Единая межведомственная статистическая служба [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://www.fedstat.ru/ (дата обращения: 22.05.2014).

Источник: http://nauka-rastudent.ru/12/2212/

Производство водорода: Оборудование + Технология изготовления 2019

Современное производство водорода в промышленных масштабах становится неотъемлемой части промышленности. Оно используется в водородной энергетике. Особенностью данного соединения выступает необходимость его получения в чистом виде искусственным путем, по причине того, что в чистом виде водород неустойчив и практически в природе не встречается.

Водород активно применяется в химической промышленности при получении аммиака, метанола, мыла, пластмасс; в пищевой промышленности при производстве маргарина из жидких растительных масел; в авиационной промышленности.

Технология производства водорода включает в себя несколько типов способов получения водорода. Данное обстоятельство делает производство водорода выгодным мероприятием, поскольку так снижается зависимость от видов сырья и повышается энергетическая безопасность.

Водород можно получить следующими способами – паровой конверсией метана и природного газа, газификацией угля, электролизом воды, пиролизом, путем частичного окисления, с помощью биотехнологий, добычи глубинных газов планеты.

В целом, основной проблемой водородного производства является отсутствие спроса и инфраструктуры, поскольку нет водородных автомобилей. Также в долгосрочной перспективе данное производство планируется базировать на использовании возобновляемых ресурсов.

На сегодняшний день самой дешевой технологией производства водорода принято считать паровую конверсию.

Производство может быть организовано и на частном предприятии и на крупном предприятии. В условиях большого производственного предприятия снижается себестоимость производства, однако повышаются расходы на доставку водорода к специальным водородным заправочным станциям.

Технология производства с помощью паровой конверсии состоит в том, что водяной пар смешивается с метаном под высоким давлением с использованием катализатора и при температуре от семисот до одной тысячи градусов по Цельсию.

Технология получения из угля состоит из процесса нагрева угля при температуре в восемьсот – тысячу триста градусов по Цельсию, при этом перекрывается доступ кислорода.

Технология получения биоводорода предполагает применение термохимического или биохимического способа. Термохимический способ предполагает нагревание биомассы без доступа кислорода до температуры в пятьсот-восемьсот градусов по Цельсию. Биохимический процесс предполагает использование специальных бактерий при температуре в тридцать градусов по Цельсию при нормальном атмосферном давлении.

Технология электролиза позволяет получать водород и кислород из воды. Чистота выхода продукции достигается почти ста процентов, благодаря специальному оборудованию по очистке получаемого водорода.

Такие установки безопасны для окружающей среды, поскольку в результате реакции в атмосферу выделяется только кислород с небольшой примесью водород и пар воды. Система безопасности оснащена специальными датчиками и системами, которые переводят оборудование в режим ожидания, если обнаруживается ошибка в работе системы установки.

Или же прекращает подачу электроэнергии. Особенности работы каждой установки зависят от размеров самого аппарата и других факторов.

• Видео как получают (делают):
• Крупнейшими производителями водорода считаются следующие компании и организации: Air Liquide, Linde A,G Praxair.

Оборудование для производства водорода

Оборудование для производства водорода выпускается различными компаниями. Их комплектация и оснащение зависит от сырья, которое будет использоваться для производства водорода, объемов производства и ряда других факторов.

Некоторые установки могут состоять из следующих элементов – генератора водорода, блока питания и управления, системы удаленного контроля, соединительных кабелей.

Также могут идти в комплекте газоанализаторы водорода в атмосфере и кислороде, источник бесперебойного питания, системы очистки водорода, защитный герметичный корпус, установки для очистки воды обратным способом, холодильники для охлаждения газов.

Компактное оборудование может комплектоваться следующими агрегатами – водородный генератор и периферийное оборудование – системы для охлаждения электролита и газов, очистки подаваемой воды и системы очистки получаемого водорода.

Оно по стандарту выпускается контейнерным типом. Кроме целых систем, в линию производства могут добавляться отдельные элементы, которые повышают те или иные параметры линии – производительность, безопасность, давление.

Такой подход позволяет повысить производительность линии и снизить себестоимость получения продукции.

Оборудование многих компаний может гарантировать следующие преимущества своего оборудования: низкий уровень потребления электроэнергии; оптимальные показатели пуска и регулирования производительности установки, качественные современные материалы, обеспечивающие не только долгий срок эксплуатации, но и безвредность работы установки; отсутствие токсичных и опасных материалов в установках; автоматизированное управление, снижающее затраты на обслуживание установки; возможность управления работой установленного оборудования посредством персонального компьютера из диспетчерского пункта; все оборудование имеет необходимую сертификацию и соответствующие документы, подтверждающие качество и надежность.

Источник: https://moybiznes.org/proizvodstvo-vodoroda

Достижения и перспективы водородной энергетики

Интервью с заведующим лабораторией Института проблем химической физики РАН в Черноголовке Юрием Добровольским.

Водородной энергетике пророчат большое будущее. Объем частных инвестиций в производство водородных топливных элементов (ВТЭ) еще в 2014 году прошел отметку $1 млрд, а мировой объем рынка составил $2,2 млрд.

К 2017 году спрос на ВТЭ, предположительно, вырастет до $4 млрд, а к 2020 году — до $12 млрд. Водород называют самым экологически чистым источником энергии, его запасы практически безграничны, а КПД топливных элементов вдвое выше, чем у двигателей внутреннего сгорания.

В России выпуском ВТЭ пока что занимаются научно-исследовательские институты и компании-стартапы. Лаборатория Института проблем химической физики РАН в Черноголовке разрабатывает и с 2014 года продает топливные элементы на водороде.

При той же мощности, что у литий-ионных аккумуляторов, они в несколько раз легче и работают на морозе до -40°C. Поэтому их закупают производители беспилотников, самолетов и роботов. 

— Илон Маск поставил на Tesla литий-ионный аккумулятор. Батареи того же типа — стандарт для гаджетов. Водород пока не выдерживает конкуренции?

— В кризисные годы водородная энергетика как более дорогая развивалась не так стремительно. А к 2011-2012 годам появились действительно хорошие литий-ионные аккумуляторы — с высокой энергоемкостью, глубокими циклами заряда-разряда. И они получили массовое распространение, причем в основном в сферах, очень близких обычному потребителю.

— В начале 2000-х Япония, США, Южная Корея инвестировали сотни миллионов долларов в водородные программы. Это дало эффект?

— Только в США сумма инвестиций за несколько лет превысила $1 млрд. Эволюционный рост был заметный. Но все это не шло в сравнение с тем, как широко обсуждались перспективы литий-ионных батарей. Многие внедрения ВТЭ пока не очень известны широкой публике.

Например, в США и Скандинавских странах энергоустановки с ВТЭ мощностью более 1 МВт питают большие бизнес-центры, госпитали,  жилые здания. Появляются экспериментальные установки мощностью более 10 МВт. В Японии приняли в 2002 году госпрограмму создания бытовых автономных водородных станций. Сегодня их уже тысячи по стране. Другое направление — транспорт.

Во многих европейских столицах общественный транспорт перевели на водород еще 10-20 лет назад. Водородные прототипы есть в работе почти у всех крупных автоконцернов. Все понимают, что литий-ионные аккумуляторы мало пригодны для комфортной езды в городе. Поэтому Toyota, Honda, Nissan, General Motors рассчитывают наладить массовое производство водородных автомобилей.

Японцы планируют, что суммарные продажи водородомобилей Toyota Mirai  (цена — от $57 500) вырастут к концу 2017 года до 3000, а к 2020 году — до 30 000.

Фото Toyota Motor Europe

— Водородные топливные элементы называют самым экологичным топливом, но ведь водород берется преимущественно из углеводородов…

— Это правда, водородная энергетика полностью чистая там, где ее применяют. Главное преимущество ВТЭ — химическая энергия горючего преобразуется в электрическую без реакции горения, что и дает высокий КПД: у худших вариантов 45-50%, у лучших — 65-70%. А КПД лучших двигателей внутреннего сгорания — 30-35%.

Но сам водород получают в основном с помощью газовой конверсии угля и природного газа. При этом выделяются сера, углекислый газ. Но из-за высокого КПД водородных элементов при том же уровне выбросов углекислого газа мы получаем в два раза больше энергии.

Глобальные компании видят, что в долгосрочной перспективе переход на водород даст огромный выигрыш.

— Какие это корпорации, кроме автопроизводителей?

— Например, строители самолетов. В аэропорту самолет пока ездит на маршевом двигателе. Boieng и Airbus уже испытывают вспомогательные силовые установки на основе водородных топливных элементов.

Вообще сегодня от маршевого двигателя работают и шасси, и кондиционеры, и освещение, и другие системы — эта дополнительная нагрузка снижает его КПД.

Если перевести все это на ВТЭ или литий-ионные аккумуляторы, эффект будет огромный.

— Считается, что  ВТЭ намного дороже литий-ионных решений, что тормозит проникновение водородной энергетики. Ситуация меняется?

— Сейчас литий-ионные и водородные источники питания сопоставимы по цене: один киловатт установленной мощности стоит $1000-2000. Это примерно вдвое дороже, чем у углеводородных источников. Но вполне конкурентно.

 Все упирается в то, что ни мощные литий-ионные батареи, ни ВТЭ до сих пор не производятся массово. Производители держат цены. Двигатель внутреннего сгорания в ближайшие десятилетия ни одному альтернативному источнику по цене не обойти.

Можно конкурировать по другим параметрам, важным в каждом отдельном случае, — надежность, отсутствие шумов, меньший вес источника энергии. 

— Как сейчас развиваются водородные технологии в России?

— С 40-х годов прошлого века мы были лидерами в водородной энергетике. Но если в США сразу продумывали, как технологии, которые предназначались для строительства ракет и для оборонных задач, можно адаптировать к нуждам простых людей, то у нас этим не занимались.

К тому же в США еще в то время сделали ставку на дорогие твердополимерные топливные элементы, а мы работали со сравнительно дешевыми щелочными. Но для щелочных элементов в качестве окислителя нужен чистый кислород, тогда как для твердополимерных годится обычный кислород из воздуха.

Щелочные элементы выгодно применять лишь там, где везешь запас кислорода (например, в космических кораблях или в подлодках). В 1980-х советские ученые поняли, что сделали неправильный выбор, но догонять уже было поздно. После распада СССР группы, занимающиеся ВТЭ, смогли перестроиться на коммерческие заказы.

  Электрохимические источники тока оказались в центре внимания многих мировых компаний, поэтому до 2005 года российские ученые работали над проектами для Nissan, Samsung, LG и других. А в 2007-2008 годах пошли российские проекты.

— В 2003 году «Норникель» и РАН объявили о партнерской программе развития водородной энергетики. Какой импульс она дала?

— «Норникель» рассчитывал создать собственный топливный элемент и продавать его российским компаниям. Но в итоге купил крупную долю в американской Plug Power.

В общем, «Норникель» не был готов ждать результатов долго и постепенно свернул водородную программу. Очень жаль, потому что она подстегнула энтузиазм исследователей и разработчиков и привлекла внимание бизнеса к новым источникам энергии.

Могу сказать, что многие научные группы выжили только благодаря программе «Норникеля».

—  Кто и где в России использует водородные элементы?

— Наши компании консервативны и неохотно меняют то, на чем работают уже десятки лет. Помните, аварию у сети «Вымпелкома» на севере Москвы в 2013 году? Тогда больше миллиона абонентов остались без связи.

Дата-центр телеком-оператора – это мегаватты и десятки мегаватт энергии, но до сих пор его бесперебойное питание обеспечивают резервные дизели-генераторы. Думаю, многие видели колонны грузовиков с цистернами дизеля, отправлявшихся в дата-центр «Вымпелкома».

А ведь можно было бы поставить литий-ионные или водородные источники, и никакого кошмара бы не было. Робототехника — тоже большой рынок для водородной энергетики. Понятно, что робот-пылесос 15-20 минут может разъезжать по квартире на литий-ионных аккумуляторах.

Но если речь идет о создании настоящих роботов-помощников, нужны иные источники питания. Сейчас ВТЭ уже ставят в шагающих роботов, мы сами поставляем легкие и малогабаритные системы на несколько киловатт инженерным командам.

— Почему в России пока что дело не доходит до бытовых применений ВТЭ?

— Потому что у нас нет соответствующей инфраструктуры. Все европейские проекты, водородная энергетика в Японии начинались с поддержки властей по созданию сетей заправок. У нас подвижек в этом направлении нет.

И это притом что в России производится около 8-10% водорода от  мирового объема, у нас водород на 30-40% дешевле.

На Западе нефтяные компании — в частности, Shell и ExxonMobil  —  инвестируют в производство водорода, ВТЭ, строят заправочные станции, понимая, что если при производстве нефти они работают с водородом, то лучше и потом использовать его как топливо. Но, увы, российским нефтяникам это не очень нужно.

Национальная ассоциация водородной энергетики уже подготовила технический регламент по безопасности водородных установок, средств транспортировки. Главное, чего нам сейчас не хватает, — это экологическая культура. Когда бизнес, власти и обычные люди всерьез задумаются  о последствиях  жизни на нефтяном топливе, вот тогда водородный мир станет уже ближайшим будущим.

• Елена Краузова
• Источник

Водородные топливные элементы at energy

Источник: https://fastsalttimes.com/sections/technology/678.html

Россия разольёт водород

КПД будущего

Соглашение о строительстве завода, заключенное между «РусГидро», «РАО Энергосистемы Востока» и японской Kawasaki Heavy Industries, пока рассчитано на два этапа. Пилотный производственный комплекс планируется запустить до 2017 года – его мощность составит 10 тонн жидкого водорода в сутки.

Затем, к 2024 году, участники сделки собираются довести объём производства до 300 тонн ежесуточно. Полученный продукт, как ожидается, будут переводить в Японию на специальных судах.

При этом партнеры из страны восходящего солнца возьмут на себя поставку технологий по производству, хранению и транспортировке, а российские компании обеспечат завод электроэнергией.

Новый проект, как оказалось, в точности отвечает настроениям в мировой энергетике. Водород всё чаще называют энергоносителем будущего, и во втором квартале этого года сразу несколько западных компаний заявили о планах по запуску соответствующих производств.

Сегодня только США производят больше 100 млрд. кубических футов в год – для промышленности и использования в космической программе, подсчитали в Американской водородной ассоциации. Причина такой популярности состоит, прежде всего, в экономической эффективности топлива.

«Электростанции, работающие на ядерном или ископаемом топливе, обычно выдают лишь треть энергии в виде электричества, а остальная теряется в виде тепла, выбрасываемого в окружающую среду, – отмечают в ассоциации.

– Водородные установки за счёт комбинированного производства тепла и электричества имеют КПД около 70%». Помимо высокой энергоотдачи, водород привлекает и своей экологичностью.

Прогресс в коммерциализации водорода позволяет ожидать, что к 2050 году этот рынок с учетом топливных элементов достигнет 180 млрд. долларов, отмечают специалисты из Freedonia Groupand Pike Research.

Для Японии, однако, использование водорода – не столько акт экологической сознательности, сколько насущная необходимость. После аварии на Фукусиме отказ от мирного атома заставляет восточных соседей искать альтернативные способы получения энергии.

Япония же выступает в этом сегменте безусловным лидером: технологические возможности, которыми владеет страна, позволяют вести электролиз с КПД более 90%. Причём использовать извлеченную энергию японцы планируют довольно широко.

Уже сейчас в качестве приоритетных обозначены такие отрасли как электроэнергетика, металлургия, автотранспорт, газоснабжение населения и промышленность в целом.

Турбины в комплекте

На энергобаланс России японские водородные технологии способны повлиять, но лишь в кооперации с другими возобновляемыми источниками, подчеркивают аналитики.

«Например, на Дальнем Востоке «Якутскэнерго» занимается строительством ветряных станций, рентабельность которых пока под вопросом.

Применение же комплексного подхода, то есть ветро-водородных технологий, однозначно позволило бы повысить рентабельность таких проектов», – говорит Лилия Бруева из Инвесткафе.

Комплексные установки предполагают, что избыток энергии ветра ночью используется для производства водорода. Последний, в свою очередь, можно применять в топливных элементах, и с их помощью закрывать повышенный спрос на энергию в дневное время.

По такому принципу несколько лет назад японская International Wind Hydrogen уже собиралась построить завод на Сахалине. Около 3,8 млн тонн водорода ежегодно планировалось сжижать, соединяя с толуолом, и в таком виде отправлять покупателям.

Как свидетельствует опыт западных компаний, именно с таким, комплексным подходом связаны перспективы водородной энергетики. В Германии, к примеру, по заказу Е.On недавно запущена ветро-водородная установка. Крупнейший в своем роде комплекс обеспечивает прямой впрыск топлива в трубопроводные системы, где водород смешивается с природным газом.

Масштабную ветро-водородную генерацию активно развивают и в США: весной компании Emerald H2 и Norfolk Wind Energy объявили о планах по разработке ветрового объекта мощностью 10 МВт.

«Использование в топливных блоках для транспортных средств – это наиболее очевидный шаг на ближайшую перспективу, – заявляют в Американской водородной ассоциации. – Дальнейший переход к водородной экономике будет гораздо сложнее. Придётся, в частности, переключать энергомощности на возобновляемые источники энергии, договориться о способах хранения и транспортировки».

Источник: https://peretok.ru/articles/innovations/2562/

Россия: международная конференция «Водород 2013»

Среди основных перспектив водородной энергетики – независимость от добываемых полезных ископаемых и экологическая безопасность. Ведущие мировые государства твердо идут по пути развития водородных технологий, постепенно претворяя их в жизнь. Россия пока не в их числе, власти и бизнес инвестировать в неблизкое будущее не спешат.

Международная конференция компании CREON Energy “Водород 2013” состоялась в Москве и стала первым масштабным отраслевым мероприятием, посвященным водороду как самостоятельному продукту.

Генеральный директор CREON Energy Санджар Тургунов в приветственном слове отметил, что для развивающегося рынка водорода важно иметь площадку для всестороннего обсуждения полного круга вопросов, связанных с развитием отрасли.

Обзор текущего состояния и долгосрочных перспектив рынка, анализ коммерческих и технологических составляющих производства и применения водорода помогут объективно оценить потенциал данного продукта в России.

В 2011-2012 гг. объем мирового производства водорода оценивался в 55-58 млн. т, сообщила директор департамента аналитики CREON Energy Лола Огрель. Из них более 4 млн. т было произведено в России. До 86% полученного объема пришлось на каталитическую конверсию природного газа, около 10% – на электролиз.

Общее количество электролизеров на российских предприятиях превышает 900 единиц, при этом Россия из экспортера электролизеров превращается в импортера этой техники: в течение 6 лет были ввезены 57 установок. Особенностью российского рынка водорода является баланс его производства и потребления, в большинстве случаев Н2 вырабатывается и используется на одном и том же предприятии.

За последние годы структура российского производства этого газа несколько изменилась. Доля химической промышленности сократилась с 80% до 70%, при этом доля металлургии и нефтепереработки увеличилась. По темпам роста производства водорода химические предприятия подросли на 14% по сравнению с 2004 г., а доля водорода, выпускаемого НПЗ, увеличилась двукратно.

Доля потребления водорода в переработке нефти составляет 22%, он используется в основном в гидрогенизационных процессах, таких как гидроочистка, гидрообессеривание, гидрокрекинг, а также для активации катализаторов риформинга и регенерации катализаторов изомеризации.

В настоящее время в РФ работают 107 установок гидроочистки и 7 установок гидрокрекинга, до 2020 гю предполагается построить еще 30 и 22 установки соответственно, в результате потребление водорода на НПЗ превысит 2 млн. т. Поскольку процесс гидрокрекинга потребляет большое количество водорода, планируется построить 14 дополнительных водородных установок общей мощностью 1 млн. т.

Также водород идет на прямое восстановление железа (приблизительно 7%), 3% используется в прочих областях (стекольной, пищевой, энергетической). Огрель не прогнозирует глобальных изменений на российском рынке водорода до 2020 г. Потребление данного вещества будет увеличиваться главным образом за счет нефтепереработки, где оно возрастет в 2 с лишним раза.

Относительно долгосрочных перспектив эксперт отметила, что жидкий водород, который в России сейчас не используется, рассматривается как топливо будущего. Однако развитие “водородной энергетики” потребует создания нового поколения высокоэффективных и надежных криогенных систем и оборудования для ожижения водорода, его хранения и транспортирования.

Техническое регулирование водородных технологий в РФ находится в настоящее время на стадии реформирования, сообщил вице-президент Национальной ассоциации водородной энергетики Александр Раменский. Сейчас оно осуществляется на базе закона о техническом регулировании от 2002 г. и принятых в 2003 г.

, а по сути разработанных 30 лет назад, правил безопасности при производстве водорода методом электролиза воды.

Международные стандарты в данной области ушли далеко вперед, у России есть прекрасная возможность широко использовать мировой опыт, в частности стандарты, разрабатываемые преимущественно двумя международными организациями: ИСО в сфере водородных технологий и МЭК для топливных элементов.

Переход к современным нормам регулирования также может осуществляться через вступивший в силу новый Технический регламент Таможенного союза, который позволяет ввести новые параметры техрегулирования.

Ключевым вопросом перехода на водородную энергетику член экспертного совета CREON Energy Михаил Левинбук считает создание необходимой инфраструктуры, эта часть требует наибольших финансовых вливаний.

На примере США он представил модель перевода ТЭК с нефти на использование газа как доминантного энергоносителя и далее на водородную энергетику. Переход от одного вида энергетики к другому имеет строго поступательное значение.

Уголь сменила нефть, сейчас на пороге газовая энергетика, далее через газовые технологии, процесс Фишера-Тропша и синтез-газ переход на водород как основной энергоноситель. По словам эксперта, в долгосрочной перспективе будущее ТЭК именно за водородом.

России, несмотря на значительную ресурсную базу традиционных нефти и газа, стоит пересмотреть экспортную стратегию развития отрасли и перенаправить инвестиции на развитие технологий и создание инфраструктуры.

Водород имеет огромные перспективы в качестве топлива, решение о развитии водородной энергетики должно быть принято на государственном уровне, отметил Владимир Фатеев, заместитель директора ЦФХТ по научной работе НИЦ “Курчатовский институт”. Водорода на земле в свободном виде практически не существуют, его нужно производить.

Получают его главным образом из углеводородов несколькими способами: путем каталитической конверсии, газификации или плазмохимических технологий. В перспективе использования водорода как основного энергоносителя оптимальным решением будет получение Н2 из воды с помощью электролиза, термохимических циклов или фотокаталитических методов.

Базовым методом производства должны стать электролиз, преобладающим источником энергии для данного процесса – ВИЭ. По мнению докладчика, в России в первую очередь водородные технологии начнут применять в секторе электроэнергетики, а не как в других странах на транспорте.

Во всем мире популяризация и продвижение энергетики на основе Н2 идет через создание опытно-демонстрационных полигонов, в России ни одного масштабного проекта в данной области нет. Однако без реализации подобных инициатив развитие водородной энергетики невозможно.

Далее вниманию участников была представлена серия выступлений с акцентом на технологическую составляющую производства, использования, транспортировки и хранения водорода.

Так, о преимуществах процесса электролиза и возможности выработки водорода на автозаправочных станциях водородного топлива рассказал заместитель генерального директора Hydrogenics Europe Алексей Гладышев. Предложенная технология отличается простотой, эффективностью и технологичностью.

Для получения водорода требуются вода и электричество, отсутствуют затраты на транспортировку водорода к потребителю, добычу и дополнительную переработку газа. И хотя сам электролизер имеет достаточно высокую стоимость, он обеспечивает непревзойденную экологичность установки.

При использовании ВИЭ направленная на электролиз энергия позволит сгладить энергетические пики в сети. У атомных электростанций есть возможность не менять базовый режим работы в ночное время и производить водород практически бесплатно.

Одним из возможных решений автозаправочных комплексов также может стать производство водорода на основе парогазового риформинга (получение Н2 из природного газа методом газоразделения). Касательно действующих проектов спикер отметил, что в Канаде и Европе при государственной поддержке создана сеть водородных заправочных станций. В РФ подобные автозаправочные сети к реализации планируются, но для начала необходимо пустить пилотные проекты в крупных российских городах.

Начальник сектора производственно-технического обеспечения “Мосгортранса” Виктор Назаров прокомментировал, что в филиале предприятия (11-й автобусный парк) проводится перевод городских автобусов на использование компримированного природного газа-метана в качестве моторного топлива. До конца 2013 г.

количество автотранспорта должно составить 300 единиц. Также предполагается строительство газового автобусного парка в Зеленограде и открытой стоянки для 4-го автобусного парка (моторное топливо – также КПГ-метан).

Менеджер по развитию рынка Linde Gas Rus Александр Захаренков рассказал о снабжении нефтехимических производств техническими газами и преимуществах аутсорсинга.

По его оценке, российские нефтяные компании будут увеличивать глубину переработки и производить больше легких фракций в связи с применением мировых стандартов качества топлива, что повлечет увеличение объемов потребления водорода в 4 раза к 2020 г.

Использование схемы аутсорсинга on-site (производство Н2 специализированной газовой компанией на предоставленной НПЗ площадке) позволит оптимизировать активы нефтеперерабатывающих предприятий и сфокусироваться на ключевом бизнесе.

Михаил Гетманов, менеджер по поставкам промышленных газов Air Products, в своем докладе по оптимизации производства водорода сделал акцент на мембранных технологиях, которые отличаются низкой стоимостью, гибкой технологией очистки H2 и возможностью адаптации к различным процессам НПЗ.

О работе Научно-испытательного центра ракетно-космической промышленности в рамках федеральной целевой программы по созданию новой перспективной ракеты-носителя “Ангара” рассказали сотрудники центра – заместитель начальника отдела Владимир Бережной и главный специалист Николай Афанасьев.

В докладах на тему “Опыт использования водорода в ракетно-космической промышленности” они сообщили, что для наземной стендовой отработки кислородно-водородного ракетного блока ракеты “Ангара” в настоящее время в “НИЦ РКП” осуществляется реконструкция единственного в России промышленного производства жидкого водорода и техническое перевооружение испытательной базы. Объем производства после реконструкции составит до 1 тыс. т/год жидкого водорода, в дальнейшем, по мере роста потребностей, проработаны варианты увеличения производства до 2,5 тыс. т на существующих мощностях с использованием новых высокоэффективных технологий и оборудования. Докладчики проинформировали об опыте эксплуатации и перспективах производства жидкого водорода в России.

Методы, средства транспортировки и длительного хранения жидкого водорода представил генеральный конструктор “Уралкриомаша” Олег Черемных.

м, который значительно превышает стандартную вместимость – 100 куб. м.

Возможности получения водорода из твердого топлива раскрыл главный научный сотрудник “Газпром промгаза” Ефим Крейнин.

Он презентовал новую запатентованную технологию подземной газификации угля с помощью ПГУ (подземной газификационной установки) последнего поколения, которая обеспечивает эффективную стабильную эксплуатацию промышленных объектов, в том числе с возможностью генерации газообразного водорода.

Подобное комплексное предприятие в пилотном варианте могло бы стать достойным вкладом в российскую водородную энергетику, подчеркнул Крейнин. Однако на сегодняшний день инвестор пока не найден.

Ведущий научный сотрудник, технолог “НИАП-Катализатор” Валентина Шаркина рассказала о разрабатываемых и выпускаемых предприятием катализаторах для получения водорода.

Компанией производятся никелевые, медные и другие катализаторы, в частности катализатор-хемосорбент, который может заменить Al-Co-мoкатализатор в сероочистке на водородных установках, катализаторы конверсии метана различных форм, спектр катализаторов низкотемпературной конверсии, поглотители сернистых соединений. Шаркина добавила, что катализаторы, разработанные для азотной промышленности, могут с успехом использоваться для водородных технологий. Несмотря на высокое качество российской продукции, эксперт отметила серьезную зависимость предприятий от поставок катализаторов иностранными фирмами. (Rcc/Химия Украины, СНГ, мира)

Источник: https://ukrchem.dp.ua/2013/06/12/rossiya-mezhdunarodnaya-konferenciya-vodorod-2013.html