Kenderaan sel bahan bakar hidrogen telah dipasarkan oleh syarikat seperti Hyundai, Honda dan Toyota, serta beberapa syarikat China yang lain. Tetapi pengangkutan jauh dari satu-satunya arah tenaga hidrogen.
Sepanjang berita berprofil tinggi beberapa tahun kebelakangan ini mengenai "jubin solar" miniatur, mengenai turbin angin luar pesisir yang besar, mengenai penyimpanan CO2 di bawah tanah, mengenai peranti penyimpanan Tesla dan keseronokan Energiewende (peralihan tenaga) yang lain, ia masih belum dapat difahami, tetapi gemuruh ribut petir baru dari semua pembekal minyak tradisional sudah terdengar. elektrik dan gas. Ribut petir ini dapat berlalu di kejauhan, atau dapat memusnahkan keseluruhan perniagaan tradisional raksasa tenaga dan, pada masa yang sama, ekonomi negara-negara yang mengeksport hidrokarbon, atau dapat menjadi hujan yang memberi hidup, menyokong kemunculan ekonomi baru.
Serangan baru ini hanyalah elemen paling umum di alam semesta. Hidrogen. Beberapa ramalan mengenai elemen ini dalam tiga puluh tahun akan ada industri dengan perolehan tahunan dua setengah trilion dolar dan tiga puluh juta pekerjaan, yang akan dapat menggantikan hampir 20% bahan bakar fosil dari ekonomi dunia.
Mari cuba cari tahu bagaimana kemungkinan senario ini.
Dari mana dia datang?
Sejak Lavoisier menamakan hidrogen dua ratus tiga puluh lima tahun yang lalu, dia dapat menduduki tempat yang terkenal dalam industri ini. Hidrogen digunakan untuk menghasilkan metanol, amonia dan marjerin yang boleh dimakan, dan minyak diproses dengannya. Mustahil "mengambil dari semula jadi" hidrogen dalam bentuknya yang murni, jadi bahan lain harus diproses - kaedah utama pengeluarannya adalah pembaharuan hidrokarbon dengan wap. Dunia menghasilkan sekitar enam puluh lima juta tan hidrogen hanya dalam setahun (jika kita bandingkan: gas asli dihasilkan hampir empat puluh kali lebih banyak).
Kami menarik perhatian kepada sifat khas hidrogen sebagai bahan bakar pada pertengahan abad yang lalu - haba pembakarannya beberapa kali lebih tinggi daripada petrol, gas asli atau bahan bakar diesel dengan jisim yang sama, dan tidak ada pelepasan yang dihasilkan, hanya wap air. Di Amerika Syarikat pada tahun 1970, terdapat penerbitan mengenai pemindahan pengangkutan ke bahan bakar hidrogen, pada masa yang sama istilah "ekonomi hidrogen" menjadi popular - ini adalah sejenis gambaran masa depan, di mana bandar-bandar Amerika benar-benar menjauh dari "ekonomi hidrokarbon", hidrogen digunakan sebagai bahan bakar untuk rumah, kereta, loji kuasa, dan tenaga disimpan dengan hidrogen dan dihasilkan dengan angin dan matahari jika diperlukan. Dengan kata lain, ekonomi hidrogen berdasarkan hidrogen sebagai pembawa tenaga paling mesra alam dan serba boleh yang menghubungkan tenaga haba,sektor elektrik dan pengangkutan. Tidak lama kemudian, krisis minyak tiba, dan pengembangan pengangkutan hidrogen diberi kepentingan yang lebih besar. Jadi, sebagai contoh, di USSR pada tahun 1980-an muncul bas mini RAF "hidrogen", sebuah pesawat berdasarkan Tu-154, dan mesin roket hidrogen untuk "Energia". Nasib projek ini tidak dapat dielakkan - misalnya, memerlukan sekurang-kurangnya sepertiga jumlah ruang penumpang yang dapat digunakan untuk diperuntukkan untuk tangki bahan bakar di pesawat, yang sangat mempengaruhi kos pengangkutan. Di dalam pesawat, sekurang-kurangnya sepertiga dari jumlah berguna petak penumpang harus diperuntukkan untuk tangki bahan bakar, yang sangat mempengaruhi kos pengangkutan. Di dalam pesawat, sekurang-kurangnya sepertiga dari jumlah berguna petak penumpang harus diperuntukkan untuk tangki bahan bakar, yang sangat mempengaruhi kos pengangkutan.
Video promosi:
Mengapa ia belum berjaya?
Tidak ada peralihan pengangkutan global ke hidrogen pada abad kedua puluh - kos satu kilometer untuk hidrogen jauh lebih tinggi daripada bahan bakar konvensional. Sebab utama adalah kos yang tinggi: menghasilkan hidrogen dari hidrokarbon (pembaharuan wap) atau air (elektrolisis) memerlukan banyak tenaga. Di samping itu, pembaharuan stim hidrokarbon disertai dengan pembebasan gas rumah hijau - CO2, untuk memerangi yang antara lain idea untuk memindahkan pengangkutan ke hidrogen diarahkan. Pengeluaran hidrogen menggunakan elektrolisis (penguraian air menjadi oksigen dan hidrogen menggunakan elektrik) ternyata lebih mahal daripada pembaharuan wap, dan untuk menghasilkan elektrik yang diperlukan, diperlukan untuk membakar bahan bakar dengan semua pelepasan. Semua ini mengurangkan minat awal sedikit,dan ekonomi hidrogen secara keseluruhan, hingga akhir abad kedua puluh, hanya tinggal "gambaran masa depan".
Apa yang telah berubah?
"Peralihan tenaga" dalam industri tenaga elektrik global menyebabkan pengembangan tenaga boleh diperbaharui dengan pesat pada tahun 2000 - 2010, terutamanya penjanaan tenaga solar dan angin. Kos teknologi ini terus menurun (nilai elektrik sekarang dari penjanaan solar dan angin di Amerika Syarikat, menurut Lazard, menurun 70-80% pada 2009-2016). Pasaran berkembang pesat (pada tahun 2016, menurut IRENA, 71 GW loji tenaga suria fotovoltaik dan 51 GW ladang angin ditugaskan di dunia, dan pada tahun 2017, masing-masing 90 dan 40 GW, dijangka akan disahkan) - jadi, Hanya dalam dua tahun terakhir, lebih banyak kapasiti penjanaan angin dan solar telah ditugaskan di dunia daripada jumlah kapasiti semua loji kuasa Sistem Tenaga Bersatu Rusia.
Pelaburan tahunan di sektor ini berjumlah lebih dari $ 250 bilion - dua kali lebih banyak daripada pelaburan untuk penjanaan bahan bakar fosil. Rekod harga tenaga suria di Mexico, Dubai, Peru, Abu Dhabi, Chile, Arab Saudi, tenaga angin di Brazil, Kanada, Jerman, India, Mexico dan Maghribi mencapai tahap sekitar 1.7 rubel per kWh (ketika membandingkan: penduduk Moscow dan rantau ini membayar dua hingga tiga kali lebih banyak untuk elektrik di kediaman mereka).
Agensi Tenaga Antarabangsa meramalkan bahawa menjelang tahun 2040, bahagian penjanaan elektrik dari loji tenaga solar dan angin di dunia akan dari 13% hingga 34% (pada tahun 2016 - 5%). Jelas bahawa bahagian sumber ini di beberapa wilayah akan lebih besar.
Jadi, industri tenaga elektrik semakin beralih kepada sumber penjanaan yang stokastik dan bergantung pada waktu dan keadaan cuaca. Kesan turun naik generasi di loji tenaga angin dan solar (apabila matahari tiba-tiba berhenti bersinar dan angin bertiup) pada sistem kuasa, jika bahagiannya di rantau ini tinggi, setanding dengan pengaktifan / mematikan CHP yang besar - beberapa kali sehari. Lebih-lebih lagi, kadangkala stesen-stesen ini menjana lebih banyak daripada yang diperlukan oleh semua pengguna sistem kuasa, dan kemudian kos elektrik menjadi "negatif" - berita seperti itu selalu datang dari Jerman.
Kami belajar bagaimana mengatasi turun naik seperti itu dengan membuat alat penyimpanan tenaga yang "mengecas" selama masa lebihan tenaga dan "melepaskan" selama masa kekurangan tenaga. Sekiranya pada abad kedua puluh peranan alat penyimpanan seperti itu hanya dimainkan oleh stesen storan yang dipam, maka pada masa ini alat penyimpanan elektrokimia sedang aktif berkembang, yang paling terkenal adalah projek "segar" Tesla di California dan Australia. Navigant Research meramalkan peningkatan kapasiti penyimpanan tahunan bagi sumber tenaga boleh diperbaharui dari sekitar 2 GW pada tahun 2018 kepada 24 GW pada tahun 2026 - dua belas kali dalam lapan tahun. Pendapatan tahunan di pasaran ini akan meningkat secara proporsional menjadi $ 24 bilion pada tahun 2026.
Keperluan penyimpanan tenaga yang semakin meningkat membuatkan orang berfikir semula tentang hidrogen.
Tenaga boleh diperbaharui - di stesen minyak
Adalah mungkin untuk menghasilkan hidrogen dengan elektrolisis sebelumnya, tetapi kemudian perlu menggunakan tenaga loji tenaga termal tradisional yang membakar bahan bakar. Ketika datang ke surplus dan elektrik murah dari ladang suria dan angin, bebas dari pelepasan CO2, mengapa tidak mengubahnya menjadi hidrogen, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar bersih, misalnya, untuk kereta? Lebih-lebih lagi, ini memungkinkan untuk meninggalkan hidrokarbon sebagai bahan mentah untuk pengeluaran hidrogen. Banyak syarikat inovatif di Eropah dan dunia mengikuti jalan ini. ITM Power yang berpangkalan di UK mengambil bahagian dalam projek Hydrogen Mobility Europe (H2ME), yang bertujuan melancarkan rangkaian dua puluh sembilan stesen pengisian hidrogen di sepuluh negara Eropah menjelang 2019.yang akan melayani dua ratus kereta sel bahan bakar hidrogen dan seratus dua puluh lima trak hibrid. Energy Nilsson Sweden mengkhususkan diri dalam penyelesaian terpencil grid yang menggunakan tenaga suria dan angin untuk menjana dan menyimpan hidrogen dan menggunakannya untuk menggerakkan kereta dan bangunan tenaga.
Kenderaan sel bahan bakar hidrogen telah dipasarkan oleh Honda, Toyota, Hyundai dan sejumlah syarikat China. Visi sasaran Majlis Hidrogen konsortium antarabangsa, yang ditubuhkan di Davos pada tahun 2017 oleh syarikat industri terbesar di bawah kepimpinan Toyota, adalah lebih daripada 400 juta kereta penumpang, 15-20 juta trak, 5 juta bas yang menggunakan hidrogen menjelang tahun 2050 (iaitu, sekitar 20-25% jumlah). 78% eksekutif automotif global yang disurvei oleh KPMG pada tahun 2017 percaya kenderaan seperti itu akan menjadi kejayaan dalam sektor kenderaan elektrik, dengan membayangi kereta berkuasa bateri.
Tetapi pengangkutan jauh dari satu-satunya arah.
Hidrogen ke setiap rumah
Sel bahan bakar pegun (sel bahan bakar) - teknologi yang berkembang secara dinamik yang membolehkan anda memperoleh tenaga elektrik dan haba dari hidrogen atau gas asli secara langsung di kawasan rumah atau di ruang bawah rumah. Hanya ada satu pelepasan ketika menggunakan hidrogen - air bersih yang dapat digunakan untuk penyaman udara. Unit modular padat saiz peti sejuk benar-benar senyap. Menurut ramalan Navigant Research, kapasiti sel bahan bakar pegun akan bertambah dari 500 MW pada 2018 menjadi 3000 MW pada tahun 2025.
Pemasangan sedemikian digabungkan dengan sumber tenaga yang boleh diperbaharui, elektrolisis, unit simpanan tenaga dan memungkinkan penciptaan sumber bekalan tenaga autonomi sepenuhnya untuk isi rumah. Kos elektrik semasa dari sel bahan bakar gas asli di Amerika Syarikat, menurut Lazard ($ 106-167 per MWh), sudah hampir sama dengan indikator loji tenaga nuklear ($ 112-183 per MWh) dan arang batu ($ 60-231 per MWh) dan kurang daripada nilai semasa panel solar atas bumbung individu ($ 187-319 per MWh). Di Jepun, berkat subsidi kerajaan yang besar, sudah ada lebih dari 120.000 pemasangan seperti itu pada tahun 2014, dan nilai sasarannya lebih dari 1 juta pada tahun 2020 dan lebih dari 5 juta pada tahun 2030.
Oleh kerana teknologi menjadi lebih murah (pengeluaran besar-besaran, standardisasi) dan mencapai kemandirian mereka, pemerintah Jepun berencana untuk mulai memperkenalkan sel bahan bakar hidrogen - dijangkakan ini akan terjadi pada tahun 2030. Sel bahan bakar tidak diragukan lagi merupakan segmen teknologi tenaga terdistribusi yang paling menjanjikan, yang potensinya di Rusia, menurut kajian baru-baru ini oleh Pusat Tenaga Sekolah Skolkovo, cukup untuk menampung sekurang-kurangnya separuh keperluan untuk menjana kapasiti menjelang 2035.
Kuasa-ke-Gas
Hidrogen yang diperoleh dari sumber tenaga boleh diperbaharui dapat dicampurkan ke dalam rangkaian penghantaran dan pengedaran gas. Stesen seperti ini telah beroperasi di Frankfurt am Main sejak 2014, menambahkan hingga 2% hidrogen ke rangkaian pengedaran gas tempatan (batasan kandungan hidrogen sedemikian memungkinkan untuk tidak mengubah apa-apa sama ada di rangkaian atau pengguna). Terdapat beberapa objek serupa di Jerman, ia juga terdapat di Itali, Denmark, Belanda. Kadang-kadang hidrogen dicampurkan ke dalam biogas, meningkatkan nilainya.
Di UK, hidrogen secara serius dianggap sebagai cara untuk mengurangkan pelepasan secara radikal dari isi rumah (85% isi rumah di negara ini membakar gas asli untuk pemanasan). Untuk bandar Leeds, dengan populasi lebih dari 780,000 orang, pada tahun 2017, penilaian terperinci mengenai keperluan pelaburan telah dilakukan untuk penukaran sistem bekalan gas menjadi hidrogen sepenuhnya - dari penggantian dandang pada pengguna hingga membuat kemudahan penyimpanan hidrogen bawah tanah dan unit pembaharuan wap. Jumlah pelaburan dianggarkan seratus enam puluh bilion rubel. Projek ini akan diperkembangkan ke seluruh negara, terutamanya kerana bandar-bandar Britain pada abad ke-19 dan separuh pertama abad ke-20 sudah menggunakan "gas bandar" buatan yang mengandungi hingga 50% hidrogen. Sementara itu, syarikat gas merancang untuk meningkatkan bahagian hidrogen kepada 20% secara beransur-ansur,mengelakkan pembinaan semula rangkaian gas dan dandang skala besar pada pengguna.
Sejak tahun 2013, syarikat Jepun telah membincangkan dengan RusHydro kemungkinan untuk mewujudkan loji pengeluaran hidrogen di Timur Jauh Rusia menggunakan teknologi power-to-gas untuk eksport. Pengiraan pihak Jepun berdasarkan terutamanya pada penggunaan elektrik murah dari loji kuasa hidroelektrik. Di bawah perjanjian yang ditandatangani di Forum Ekonomi Timur pada musim gugur 2017, Kawasaki Heavy Industries akan mengemas kini kajian kelayakan untuk projek ini. Apabila infrastruktur di Timur Jauh berkembang dan kos elektrolisis dan teknologi logistik hidrogen berkurang, minat terhadap projek-projek tersebut jelas akan bertambah. Memandangkan potensi besar tenaga boleh diperbaharui di wilayah ini, seseorang dapat meramalkan munculnya projek eksport yang menjanjikan di sini.
Hidrogen - penyatuan kimia gas dan tenaga
Tetapi projek yang paling mengagumkan sekarang adalah di utara Belanda. Di wilayah ini, yang terletak tepat di atas medan gas Groningen (penyebab "penyakit Belanda"), tenaga biogas telah berkembang pesat selama beberapa tahun. Sudah lima tahun yang lalu, kereta melintas di jalan dengan gas groen - biomethane yang dihasilkan di sini dari sisa industri pertanian di rantau ini dengan kawasan dua Moscow. Tidak menghairankan bahawa di sini, dengan sokongan Kesatuan Eropah, projek Chemport Europe dilancarkan setahun yang lalu, yang tujuan utamanya adalah untuk mewujudkan kelompok gas-kimia lengkap yang beroperasi secara eksklusif pada sumber biologi tempatan dan hidrogen dengan pelepasan CO2 sifar. Biomas kayu diproses, karbohidrat yang terbentuk dalam proses digunakan dalam kimia. Tenaga elektrik dari turbin angin luar pesisir diubah menjadi hidrogen dan oksigen oleh elektrolisis. Oksigen dan hidrogen digunakan dalam kimia, dan oksigen juga terlibat dalam gasifikasi biomas yang diproses dari ladang tempatan seluas lebih dari satu juta hektar. Gasifikasi memungkinkan untuk memperoleh gas sintetik - campuran hidrogen, CO2 dan CO murni. Hidrogen tulen dari turbin angin juga ditambahkan di sana. Dari gas ini, asid nitrat, metanol, etilena, propilena, butilena diperoleh - bahan yang dapat menggantikan minyak dan gas asli sepenuhnya dari kedudukan stabil sebagai bahan mentah untuk industri kimia.yang dapat sepenuhnya menggantikan minyak dan gas asli dari kedudukan stabil sebagai bahan mentah untuk industri kimia.yang dapat sepenuhnya menggantikan minyak dan gas asli dari kedudukan stabil sebagai bahan mentah untuk industri kimia.
Pemula projek menyatakan keinginan mereka untuk mendekatkan kos gas sintetik dengan kos gas asli. Syngas dapat dikirim untuk pencairan (bio-LNG), diisi ulang oleh kenderaan dan digunakan untuk keperluan klasik lain.
Pelaburan awal dalam projek ini adalah € 50 juta, di mana € 15 juta disediakan oleh geran dari Kesatuan Eropah.
Perkampungan Olimpik Hidrogen
Sebuah kampung Olimpik sedang dibina di Tokyo untuk Sukan Olimpik 2020, yang akan menerima sehingga 17,000 orang tetamu. Sumber tenaga utama di kampung ini ialah hidrogen: kereta, stesen minyak, sel bahan bakar, haba dan elektrik di rumah, gas di dapur dan dandang - semua ini akan menggunakan hidrogen.
Adakah semuanya tidak berawan?
Antara keraguan tenaga hidrogen bukan sahaja konservatif, tetapi juga, misalnya, Elon Musk (walaupun, tentu saja, dia mempunyai konflik kepentingan: bateri lithium-ion Tesla adalah pesaing langsung kepada teknologi kuasa-ke-gas). Ini menunjukkan bahaya menangani hidrogen semasa penyimpanan: kebocoran hampir tidak dapat dikesan dan ada kemungkinan terbentuknya campuran letupan. Beberapa penduduk Tokyo telah menyatakan kebimbangan yang serupa. Sama ada mungkin untuk menyelesaikan masalah-masalah ini secara berkesan dan murah dengan latar belakang perkembangan teknologi yang bersaing, masa akan memberi tahu. Sementara itu, stesen pengisian bahan bakar hidrogen terus muncul di pusat-pusat ibukota dunia.
Taruhan sudah diletakkan
Sejauh ini, pelaburan global dalam tenaga hidrogen dianggarkan sekitar € 0,85-1,4 bilion setahun, menurut pelbagai anggaran. Konsortium Majlis Hidrogen merancang untuk melabur $ 13 bilion selama lima tahun dalam rangkaian stesen minyak hidrogen dan kereta hidrogen. Menurut Jabatan Tenaga AS, sektor sel bahan bakar sudah mempekerjakan 16,000 warga (dengan potensi pertumbuhan hingga 200,000), dan sokongan kewangan dari anggaran pemerintah AS sekitar $ 100 juta setahun selama bertahun-tahun. Beberapa lusin syarikat, pusat penyelidikan dan universiti di seluruh dunia berusaha untuk mengurangkan kos teknologi hidrogen, khususnya, tujuannya adalah untuk mengurangkan kos pengeluaran hidrogen dengan elektrolisis dari $ 11.5 hingga $ 5.7 sekilogram,serta mengurangkan kos sel bahan bakar (tiga hingga lima kali ganda) dan penyimpanan hidrogen (dua hingga tiga kali ganda). Jelas sekali, apabila matlamat ini tercapai, "ekonomi hidrogen" akan lebih dekat dengan kita daripada yang mungkin dibayangkan sekarang.
Bagaimana ini akan mempengaruhi pasaran minyak dan gas global? Apa maksudnya bagi ekonomi Rusia? Bagaimana kita mendapat tempat di dunia ekonomi hidrogen? Semua ini adalah soalan, jawapan yang perlu disiapkan sekarang.
