В началото на юли 2020 г. европейският комисар по енергетиката Кадри Симсън направи кратко, но кратко заявление: „Целта на ЕС е да стане климатично неутрален до 2050 г. Това означава, че към този момент ще прекратим всички изкопаеми горива и всички доставчици от ЕС трябва да имат това предвид. “Единствената и уникална алтернатива на въглищата, нефта и нефтопродуктите, природния газ, е назначена на водорода, докато е очевидно, че инициативата не идва лично от г-жа Симсън - тя просто изрази това, за което Германия най-много настояваше, чието правителство вече обяви амбициозен национален водород енергия, според която до 2030 г. в страната, например, трябва да бъдат изградени 20 GW допълнителни електроцентрали,целта на която ще бъде само една - производството на така наречения "зелен" водород. Темата активно се повдига и разпространява от много новинари и дори аналитични агенции, обхватът на оценките на които варира от следващата, кой знае каква, „смърт на Русия“до оптимизма, че именно нашата страна ще може да стане световен лидер на този нов пазар. Има много информация, невъзможно е да я наречем систематизирана, затова си струва да опитате да я приведете в ред.така че си струва да опитате да го приведете в ред.така че си струва да опитате да го приведете в ред.
Здравей, прекрасен водороден свят
Ако водородът твърди, че замества всички енергийни ресурси наведнъж, тогава ще трябва да „поеме“всичко, което днес се отнася до алгоритъма за използване на изкопаемо гориво. За да се използват въглища, газ и нефт по един или друг начин, те първо трябва да бъдат извлечени, а при водорода, първият въпрос е технологията на неговото производство. След извличане изкопаемото гориво трябва да бъде предварително пречистено - същата процедура ще бъде необходима и при производството на водород, също така трябва да бъде максимално почистена от вредни примеси. Освен това горивото трябва да се транспортира до мястото на неговото използване или по-нататъшна преработка - това се отнася изцяло за водорода. Е, и последната точка във веригата е използването на гориво по предназначение, изгаряне с помощта на една или друга технология. В интерес на истината,По този повод всички сме наредени да изпитваме ентусиазъм и ентусиазъм - в края на краищата, когато горивото се изгори, не се образува въглероден диоксид, единственият продукт от неговото изгаряне е вода, чиста като сълза на бебето. Лесно и естествено ще избегнем глобалното затопляне, градските улици ще бъдат изчистени от смог, щастлива Грета Тунберг, освободена от притесненията и тревогите, отново ще отиде на училище, цветята ще цъфтят, пеперудите ще се развихрят около тях, айсбергите и ледените полета в Арктика ще започнат да растат отново океан, през Финския залив ще може отново да караме ски през зимата, а ние ще пеем и се смеем като деца.градските улици ще бъдат изчистени от смог, щастлива Грета Тунберг, освободена от притесненията и тревогите, отново ще отиде на училище, цветята ще цъфтят, пеперуди ще се носят по тях, айсберги и ледени полета в Северния ледовит океан ще започнат да растат отново, ще бъде възможно отново през Финландския залив ходете на ски през зимата, а ние ще пеем и ще се смеем като деца.градските улици ще бъдат изчистени от смог, щастлива Грета Тунберг, освободена от притесненията и тревогите, отново ще отиде на училище, цветята ще цъфтят, пеперуди ще се носят по тях, айсберги и ледени полета в Северния ледовит океан ще започнат да растат отново, ще бъде възможно отново през Финландския залив ходете на ски през зимата, а ние ще пеем и ще се смеем като деца.
Извиняваме се, че се отдалечаваме от традиционното разказване на водородна енергия и започваме от края. Но изключителният банкер на нашето време уверява, че на първо място обществото се нуждае от висококачествени потребители - така че ние ще останем като такива за известно време. Когато един качествен потребител бъде попитан откъде идва токът, той уверено дава безупречно точен отговор: "От контакта!" Изхвърляме всички детайли от първите три етапа на използване на водород - производство, пречистване, транспортиране и рисуваме снимки на възхитително щастие във въображенията си. Има много водород, наличен е, всички превозни средства без изключение се возят по него, в близост до всяка електроцентрала вече са изградени каскади от басейни с топла и чиста вода, благодарение на които бананите цъфтят във Воркута, в Магадан се събират две реколти ананаси годишно, т.е.а пуйките вече седят на оградите вместо врабчета. Как иначе? Ето го, съкровената формула за изгаряне на водород:
2Н2 + О2 --а 2Н2О
И тази прекрасна химическа реакция е придружена от отделяне на много топлина. Затова нека си представим за минута, че живеем в свят, в който са изпълнени всяка отделна водородна програма - германската, американската, програмата на ЕС и всички останали, сега има много от тях. Всичко, всички успяха и успяха, хвърлиха шапките си във въздуха - и вече няма масло, няма газ, няма въглища с уран в употреба, навсякъде и навсякъде само водород: в електроцентрали, в автомобилни резервоари и дори в печки в нашите кухни. Как точно ще се произвежда водород, всички нюанси на разликите между водорода "зелен", "син" и дори "кафяв", ще разгледаме следващия път.
Промоционално видео:
Механизъм Зелдович и азотни оксиди
„Основната водородна формула“е абсолютно точна, но ще трябва да започнем с спускането към нашата греховна Земя, атмосферата на която изобщо не се състои от чист кислород - съдържа много по-малко от него, отколкото азот. Температурата на горене на водород в кислородна атмосфера може да надвишава 2800 градуса, тоест с хиляда градуса по-висока от температурата на изгаряне на метана, основната съставка на природния газ. Първият въпрос вече е узрял - и от какви такива метали се правят пещите на водородните централи? Коя от тези сплави се държи прилично при, например, 2500 градуса? Тази температура е типична за самолетни и ракетни двигатели, съставът на материалите, за които, разбира се, е известен, но цената на такова удоволствие също е известна. Добре, нека оставим това досадно малко нещо настрана - имаме много пари,На Земята има десетина топлоустойчиви метала - ще попитаме дали сме свикнали, издържаме без пари. Но не можете да се справите с химията на изгарянето на водород в атмосферния въздух - не става въпрос за пеперуди върху айсберги, а за много по-тежка наука. И както в много други клонове на научното познание, в него има безспорни авторитети, които станаха безспорни, след като всички, които искаха да ги укоряват, направиха това и бяха убедени, че нищо не се получава - аргументите на светилата са непоклатими като скала. Всичко, което може да се знае за образуването на азотни оксиди, беше казано от Яков Борисович Зелдович през 40-те години на миналия век - все още имаше свободно време за изучаване на химия, след създаването на Специалния комитет по атомна енергия той беше зает до краен предел, докато не разработи теория атомни и ядрени бойни глави. Химична реакция,които неизбежно се появяват между азот и кислород при наличието на високи температури:
N2 + O à NO + N и N + O2 à No + O
Механизмът на образуване на азотни оксиди се нарича механизмът на Зелдович. Малко по-късно беше открит и механизмът на Фенимор, след името на учения, който го е открил, но този път нямаме нужда от допълнителни тънкости, вече сме добре.
Безкрайните истории за вредността на въглеродния двуокис са полезни, но те погребаха под себе си описанието на онези „радост и щастие“, които вие и аз получавате от наличието на азотен оксид във въздуха около нас.
Достатъчно? Не. Именно наличието на азотни оксиди във висока концентрация във въздуха е причината за киселинния дъжд, за който също обичаме да говорим. Азотните оксиди са многократно по-опасни за хората от въглеродния диоксид и по-високата температура на изгаряне на водорода неизбежно ще доведе до по-интензивното им образуване. Здравейте, прекрасен водороден свят!
На практика това означава, че във всички централи, които ще използват изгарянето на водород, ще е необходимо допълнително оборудване за извличане на чист кислород от атмосферния въздух. Към оценката за изграждането на самите електроцентрали, която вече е приятна за окото заради материалите на горивното оборудване, ще бъдат добавени още инвестиции и не може да се изключи това да се превърне в отделен термин - "N-инвестиции". С известно напрежение е възможно подобно оборудване да бъде монтирано на тежкотоварни камиони, железопътни локомотиви и дори морски и речни плавателни съдове, но няма да работи за оборудването на автомобилите с него - тогава автомобилите автоматично ще започнат да се превръщат в камиони. Ето още еднадопълнително направление за необходимото развитие на технологиите - миниатюризация на оборудването за отделяне на атмосферния въздух. Ние, квалифицирани потребители, се съгласяваме или да изчакаме, или да приемем факта, че азотните окиси във градския въздух ще се увеличат и киселинните дъждове ще падат по-често. Разбира се, все още можете да опитате да експериментирате със скоростта на подаване на водород в горивната камера, така че температурата да е под праговата стойност, след което механизмът Зелдович се активира автоматично. Тогава обаче смисълът от използването на водород като гориво става по-малко очевиден - ефективността на двигателя ще бъде сравнима с ефективността на конвенционален двигател с вътрешно горене, използващ бензин или дизел. Като потребители към потребителите - сега средната цена на килограм водород е около 8 долара, което, меко казано,значително надвишава цената на традиционните горива.
Експериментални данни от Япония
Ако говорим за енергийни компании, които живеят и работят в реалния свят, а не във фентъзи света на европейските служители, тогава сред тях няма хора, които искат да хвърлят оборудване на електроцентрали в кошчето на историята и да инсталират нови, направени от скъпи сплави с волфрам, молибден, титан. За всеки случай, нека ви припомним, че целта на всяка компания е печалба за техните акционери, а не нечии мечти и дори скъпи. Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) успешно тества газова турбина с голям капацитет в една от своите електроцентрали преди няколко години, като подава природен газ с 30% водород в горивната камера. Температурата на газовете на изхода е 1600 градуса, оборудването, макар и не без трудности, издържа на такова натоварване. Ефективността е незначителна, но повишена,но количеството на образувания въглероден диоксид веднага е по-ниско с 10% и японската компания не разкрива напълно информация за азотните оксиди, ограничавайки се до израза „остана на приемливо ниво“. Препоръка за MHPS - икономически е оправдано и изгодно за околната среда да се използва горивна смес от 80% природен газ и 20% водород. Също в Япония през 2018 г. Kawasaki Heavy Industries и Obayashi проведоха краткосрочни тестове на турбината със 100% водород, подаван в горивната камера. Нямаше доклад за икономията на експеримента, но е достатъчно да се знае, че когенерационната централа в Кобе, собственост на консорциума на тези компании, работи на 20% до 80% смес от водород и природен газ - тоест в съответствие с препоръките, дадени от MHPS. Експериментите с добавяне на водород към горивната смес за инсталации за производство на ТЕЦ с газ, протичат, разбира се, не само в Япония,но говорихме за най-оптимистичните резултати, които зависят от националните технически стандарти за оборудване и материали, от които е произведено.
Това са, в съответствие със стандартите, допустимата част на водорода в природния газ днес: Белгия, Нова Зеландия, САЩ, Великобритания - 0,1%; Германия 10%, Холандия 12%. Водородните мечти за напълно изоставяне на използването на традиционните горива днес губят суровата реалност - нужна е цяла поредица от научноизследователска и развойна дейност, необходими са промени в националните технически стандарти, проверка на резултатите, получени на експериментално промишлено оборудване и т.н. Зад всеки термин, използван в предходната фраза, се виждат невидими въпроси за финансирането, за квалифицирания персонал, за необходимото време - предвид факта, че никой не може да гарантира, че всички експерименти и тестове ще бъдат успешни.
Ако Германия и Европейският съюз наистина искат да изпълнят своите „водородни програми“, тогава според нас тези програми трябва да включват графици за научноизследователска и развойна дейност и последващи тестове, трябва да се предвидят подходящи инвестиции, но не трябва да има твърди срокове - в този случай, освен ако екипите за разработка на софтуер не се ръководят от преки потомци на Мишел Ностардамус, разбира се. И не говорим за някакво абстрактно „финансиране като цяло“, а за конкретни изследователски институти, изследователски групи и техните асоциации. Това обаче не е нашето притеснение - ако в бюджетите на ЕС и в бюджетите на отделните държави има резерви пари, нека ги харчат както сметнат за добре. Междувременно, ако нямате водородни огнестрелни птици, тогава можете да разчитате на изчисленията на IEA, Международната агенция по енергетика: създаването на мащабна европейска мрежа от централи,където ще се използва газоводородна смес в пропорции 80/20, ще се осигури намаляване на емисиите на въглероден диоксид със 7% или 60 милиона тона. В своите изчисления IEA разчита на данни, получени в Япония - по простата причина, че тези данни са били "добивани" в нормален режим за всяка нова технология. А текстът на европейски служител за 100% водород, за пълното отсъствие на емисии на въглероден диоксид и за пълна склероза по отношение на азотните оксиди се характеризира просто и непретенциозно - популизъм.относно пълното отсъствие на емисии на въглероден диоксид и с пълна склероза по отношение на азотните оксиди се характеризира просто и непретенциозно - популизъм.относно пълното отсъствие на емисии на въглероден диоксид и с пълна склероза по отношение на азотните оксиди се характеризира просто и непретенциозно - популизъм.
Килограми и кубически метра - усетете разликата
Да, тъй като думата "килограм" е била отпечатана случайно в текста по-горе, също е необходимо да се привлече вниманието на квалифицираните потребители към това. Тази дума се използва за демонстриране на още едно „примамване“от страна на неквалифицирани фенове на водородната енергия: „Специфичната топлина на изгаряне на 1 килограм метан е около 50 MJ (мегаджоули), а специфичната топлина на изгаряне на 1 килограм водород е около 130 MJ. Виждате ли колко по-изгоден е водородът ?!"
Виждаме, разбира се - виждаме, че килограмът се използва като единица. Погледнете вашата платежна карта, скъпи читатели - има ли ред „цена на килограм газ” там? Нищо подобно - кубически метра и това е всичко. Кубически метър метан може да се претегли, няма проблем - при нормално атмосферно налягане и при 20 градуса по Целзий измервателното устройство ще покаже 657 грама. Но може да се претегли и кубичен метър водород, освен ако не се изисква по-точно устройство, тъй като кубически метър от този газ тежи 89,9 грама. Същото, но с други думи - водородът тежи 7,3 пъти по-лек от метана. Ако живеете в къща с газова печка, тогава, за да получите топлина от 130 MJ, ще трябва да изгорите 3,96 кубически метра природен газ и ако по някакво чудо се озовете в къща, която е построена от европейски бюрократ през 2050 г., тогава да получите същите 130 MJ ще ви трябват 11,11 кубически метра водород. Като квалифициран потребител можем да го броим в пари - това е основната задача на това непознато създание. Цената на дребно на газ в различните региони е различна, нека вземем Московска област - 6,56 рубли на кубичен метър. Това означава, че 130 MJ топлина ще струва 6,56 * 4,0 = 26,24 рубли. Постижими цени на водорода в Европа до 2025 г., според изследователския център ACIL ALLEN Consulting за Европейския съюз - 5,43 долара за килограм. Изчислете долари в рубли на вкус - не знаем какво ще е в деня, когато тази статия ви попадне в очите. Вземете например някакъв "среден таван" 1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина.можем да го преброим в пари - това е основната задача на това непознато създание. Цената на дребно на газ в различните региони е различна, нека вземем Московска област - 6,56 рубли на кубичен метър. Това означава, че 130 MJ топлина ще струва 6,56 * 4,0 = 26,24 рубли. Постижими цени на водорода в Европа до 2025 г., според изследователския център ACIL ALLEN Consulting за Европейския съюз - 5,43 долара за килограм. Изчислете долари в рубли на вкус - не знаем какво ще е в деня, когато тази статия ви попадне в очите. Вземете например някакъв "среден таван" 1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина.можем да го преброим в пари - това е основната задача на това непознато създание. Цената на дребно на газ в различните региони е различна, нека вземем Московска област - 6,56 рубли на кубичен метър. Това означава, че 130 MJ топлина ще струва 6,56 * 4,0 = 26,24 рубли. Постижими цени на водорода в Европа до 2025 г., според изследователския център ACIL ALLEN Consulting за Европейския съюз - 5,43 долара за килограм. Изчислете долари в рубли на вкус - не знаем какво ще е в деня, когато тази статия ви попадне в очите. Вземете например някакъв "среден таван" 1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина. Това означава, че 130 MJ топлина ще струва 6,56 * 4,0 = 26,24 рубли. Постижими цени на водорода в Европа до 2025 г., според изследователския център ACIL ALLEN Consulting за Европейския съюз - 5,43 долара за килограм. Изчислете долари в рубли на вкус - не знаем какво ще е в деня, когато тази статия ви попадне в очите. Вземете например някакъв "среден таван" 1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина. Това означава, че 130 MJ топлина ще струва 6,56 * 4,0 = 26,24 рубли. Постижими цени на водорода в Европа до 2025 г., според изследователския център ACIL ALLEN Consulting за Европейския съюз - 5,43 долара за килограм. Изчислете долари в рубли на вкус - не знаем какво ще е в деня, когато тази статия ви попадне в очите. Нека вземем например някакъв „среден таван“1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина. Нека вземем например някакъв „среден таван“1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина. Нека вземем например някакъв „среден таван“1 долар за 70 рубли, но няма да умножаваме - мързеливо е, честно казано, все пак получавате нещо от 350 до 400 рубли за същите 130 MJ топлина.
В същото време в нашите плащания - цени на дребно за вас и мен като крайни потребители, и в ACIL ALLEN изчислени цени за производителите на водород, така че вече безумната разлика в цените в действителност ще бъде още по-висока. Транспортни услуги, търговски маржове - всичко това в крайна сметка ще се плаща от крайния потребител, в този случай - очевидно кратък брой пъти. Всичко, което може да се каже за това като коментар, е само: "Здравей, прекрасен водороден свят!" Да, почти забравихме: ако чистият водород идва от европейска газова печка през 2050 г., тогава от какъв метал ще бъде направена тази печка и нейните горелки - нямаме представа, тъй като температурата на пламъка ще бъде поне 2000 градуса. Помислете сами, но докато мислите - мислено се сбогувайте с всичките си тенджери и тигани,тъй като техният разтопен метал ще капе по цялата табела с евро, вие ще бъдете измъчвани да търкате. Ако ЕС възнамерява да изостави газификацията на населението си, прехвърляйки целия жилищен фонд изключително на електричество, тенджерите, разбира се, ще оцелеят, но каква ще бъде цената на тока, в прекрасните планове за окончателната победа на водородната енергия авторите на плановете скромно мълчат. Нека ви припомним, че цената на електроенергията в ТЕЦ зависи от цената на суровините с 90% - можете да направите свои собствени изводи и в същото време ще получите обективна оценка на перспективите за живота на обикновените хора в "водородна" Европа след 2050 година.в забележителните планове за окончателната победа на водородната енергия авторите на плановете скромно мълчат. И припомняме, че цената на електроенергията в ТЕЦ зависи от цената на суровините с 90% - можете сами да си направите изводи и в същото време ще получите обективна оценка на перспективите за живота на обикновените хора в "водородна" Европа след 2050 година.в забележителните планове за окончателната победа на водородната енергия авторите на плановете скромно мълчат. И припомняме, че цената на електроенергията в ТЕЦ зависи от цената на суровините с 90% - можете сами да си направите изводи и в същото време ще получите обективна оценка на перспективите за живота на обикновените хора в "водородна" Европа след 2050 година.
Плътността на водорода, заедно с неговите химични и физични свойства, е следващият блок от проблеми, които са изправени пред развитието на водородна енергия. Освен това блокът е силен - именно той в много отношения стана причината, че интересът към тази тема, която за първи път се засили в Европа през 1974 г., не надхвърли полуакадемичното ниво. Това се случи точно през 1974 г., тоест по време на онази световна петролна криза, от спомените на която до ден днешен тези, които са оцелели, имат косите си накрая. Припомнете си, че настоящата криза през 2020 г. беше причинена от спад в търсенето и произтичащия от това спад в цените наполовина и, както се оказва сега, спадът беше толкова значителен за 3-4 месеца. И през 1974 г. цената на петрола в Европа се увеличи 3-4 пъти, но тя никога не спадна, така че в Европа бяха готови за всякакъв вид технологии, т.е.само за да се освободим от зависимостта от вноса на нефт Сред другите варианти беше разгледана и водородната енергия, но след това, освен самото съображение, нямаше последствия. Водородът, както знаете, е най-разпространеният химически елемент във Вселената, именно от него 92% от неговото вещество се състои, но на планетата Земя в чистия му вид той просто не съществува - той е толкова химически активен, че взаимодейства с всеки друг с невероятна лекота и бързина химическо вещество. Следователно условията за съхраняване на този газ са изключително високи - водородът се стреми да взаимодейства с всички материали, от които са направени контейнерите за неговото съхранение. Ситуацията е подобна, разбира се, с всички тръбопроводи, които съставляват газопреносните и газоразпределителните системи на Европа. Мечти заче вече съществуващите тръби могат да се използват за транспортиране и разпределение на водород, те нямат научно и техническо обосновка за себе си - загубите поради течове ще лишат всеки подобен проект от икономически смисъл, вътрешната повърхност на тръбите неизбежно ще се разгради до пълна повреда. Между другото, Газпром вече е направил съответните проучвания, резултатът не е таен: с изключение на Северния и Турския поток, всички други тръбопроводи ще функционират правилно, ако не се добавят повече от 30% водород към природния газ, най-новите "морски" тръби ще издържат до 70%. Няма информация дали подобни проверки на техните газопроводи са били извършвани в Европа и Газпром е доволен от резултата, тъй като специалистите на компанията разчитат на данни, получени от Япония.20% съдържание на водород в горивната смес на газовите централи е ниво, което няма да изисква трилиони инвестиции в преоборудване на цялото оборудване и ниво, което дава много забележим резултат за намаляване на емисиите на въглероден диоксид с "приемливи емисии на азотен оксид".
Бензин или водород?
Преди да преминем към историята за новите технологии за съхранение на водород, ние, квалифицирани потребители, не можем да не се докоснем до водородни превозни средства, които вече се появиха, чийто брой постепенно нараства. Като начало, нека да преценим колко топлина може да получи собственикът на лек автомобил, като „изсуши сухо“стандартен 50-литров резервоар за газ. Специфичната топлина на изгаряне на килограм бензин е 43,6 MJ, специфичната топлина на изгаряне на килограм дизелово гориво е 42,7 MJ, така че лесно можем да оценим средно до 43,0 MJ. Плътността на бензина е 710 грама на литър, плътността на дизеловото гориво (лятото) е 850 грама на литър, средната е 780 грама, тоест в 50-литрови резервоари за леки автомобили средно са "скрити" 1 677 MJ, които ни осигуряват 500-600 км пробег в градски условия. Добре,и 50 литра водород при нормално атмосферно налягане е съжаляващо, 5 грама и съответно 0,65 MJ, което е 2500 (две хиляди петстотин, без печатни грешки) пъти по-малко, отколкото в резервоар с традиционно гориво. Какъв ще бъде пробегът или по-точно „обходен“, в този случай - предлагаме да го изчислите сами, но повече от 200 метра няма да работят, дори без да се вземе предвид прекомерната консумация на гориво в началото. Следователно, няма опции - в резервоара трябва да има повече водород и най-очевидният начин да се постигне това е увеличаване на налягането. Ние увеличаваме налягането - изискванията за материала, от който е направен такъв резервоар, също се увеличават. Изискванията са двойни, тъй като е необходима не само здравина, за да издържат на налягането, но и способността да издържа на реактивността на водорода, способността да се избягват течове. В периодичната таблица водородът има почетно число 1, тоест той е най-малкият атом също по размер, тъй като при високо налягане този газ увеличава „желанието да избяга“през най-малките дефекти по вътрешната повърхност на резервоара.
Русия прие стандарт за маркиране на бутилки с водород в тях под налягане от 200 атмосфери:
Тъмно зелено, надписът е в червено, но 200 атмосфери са твърде малко, при това налягане е необходим 56,3 литров цилиндър за съхраняване на 1 кг водород. Следващата стъпка в развитието на технологиите за съхранение на газообразен водород - цилиндри, изработени от титан, те вече издържат на 400 атмосфери, но разработчиците не спряха дотук.
Тъй като Япония е световен лидер в производството на леки автомобили за водород, вземете за пример водородния резервоар на Toyota:
Всички фигури са ясно видими - резервоарът е проектиран за 700 атмосфери. Материалът е композитни материали, тъй като са химически изключително стабилни, абсолютно не реагират на присъствието на водород, силата на резервоара се изчислява и осигурява до директен удар на куршуми от малки оръжия и ако резервоарът не може да се справи с вътрешното налягане, той се "отваря" по цялото корпус, осигуряващ моментално освобождаване на целия обем водород. Това се прави с цел да се предотврати високата му концентрация във въздуха - водородът е лек, с рязко намаляване на налягането, той се втурва нагоре, далеч от земята и от хората. Причината вероятно е известна на всички - смес от водород с кислород е не само опасна от пожар, но дори и експлозивна, ако концентрацията на водород е висока. Работният опит, натрупан вече от японския автомобилен производител, не разкрива степен на аварии,така че проблемите, ако има такива, са чисто психологически - колко удобно се чувстват водачът и пътниците на колата, когато знаят, че някъде в близост до тях има контейнер под налягане от 700 атмосфери, който съдържа взривно вещество. Но дори това не дава показатели, които надвишават тези на традиционното течно моторно гориво: дори при 700 атмосфери енергийната плътност на водорода е 4,4 MJ на 1 литър, а литър бензин е 31,6 MJ на 1 литър. Още веднъж, бавно: 700 атмосфери, високотехнологичен материал на резервоара, но резултатът е 7,7 пъти по-нисък от този на най-традиционния бензин. Да, това наистина намалява образуването на въглероден диоксид, но поради повишаването на температурата на изгаряне се увеличава образуването на азотни оксиди. В същото време си струва да се помни товаче екологичните изисквания за бензин и дизелово гориво се увеличават, стандартът Euro-5 вече е въведен, но химиците-технолозите успешно се справят с тези изисквания - например през юли 2020 г. "Газпром нефт" завърши модернизацията на московската рафинерия за нефт в рамките на Евро-5. Това, разбира се, не е евтино удоволствие, но тази инвестиция е няколко пъти по-малка от тази, която би била необходима за масовото въвеждане на леки водородни превозни средства. Въз основа на гореизложеното е достатъчно просто да си представим какво е транспортирането на чист газообразен водород в промишлени обеми, какви пари се наливат в оборудването на водородна бензиностанция за автомобили - налягане, реактивност на водорода, опасност от пожар в случай на течове с множество по-големи рискове от течове.но химиците-технолозите успешно се справят с тези изисквания - например през юли 2020 г. „Газпром нефт“завърши модернизацията на московската рафинерия за Евро-5. Това, разбира се, не е евтино удоволствие, но тази инвестиция е няколко пъти по-малка от тази, която би била необходима за масовото въвеждане на леки водородни превозни средства. Въз основа на гореизложеното е достатъчно просто да си представим какво е транспортирането на чист газообразен водород в промишлени обеми, какви пари се наливат в оборудването на водородна бензиностанция за автомобили - налягане, реактивност на водорода, опасност от пожар в случай на течове с множество по-големи рискове от течове.но химиците-технолозите успешно се справят с тези изисквания - например през юли 2020 г. „Газпром нефт“завърши модернизацията на московската рафинерия за Евро-5. Това, разбира се, не е евтино удоволствие, но тази инвестиция е няколко пъти по-малка от тази, която би била необходима за масовото въвеждане на леки водородни превозни средства. Въз основа на гореизложеното е достатъчно просто да си представим какво е транспортирането на чист газообразен водород в промишлени обеми, какви пари се наливат в оборудването на водородна бензиностанция за автомобили - налягане, реактивност на водорода, опасност от пожар в случай на течове с множество по-големи рискове от течове.което ще е необходимо за масовото въвеждане на леки водородни превозни средства. Въз основа на гореизложеното е достатъчно просто да си представим какво е транспортирането на чист газообразен водород в промишлени обеми, какви пари се наливат в оборудването на водородна бензиностанция за автомобили - налягане, реактивност на водорода, опасност от пожар в случай на течове с множество по-големи рискове от течове.което ще е необходимо за масовото въвеждане на леки водородни превозни средства. Въз основа на гореизложеното е достатъчно просто да си представим какво е транспортирането на чист газообразен водород в промишлени обеми, какви пари се наливат в оборудването на водородна бензиностанция за автомобили - налягане, реактивност на водорода, опасност от пожар в случай на течове с множество по-големи рискове от течове.
Водородът може да бъде течен, но кой го получава лесно?
И може би последният „потребител“по отношение на водорода, който също като цяло „виси във въздуха“: ако всичко е толкова сложно и скъпо при съхранение и транспортиране на водород като газ, тогава възможно ли е да се направи точно същото с него? Какво да кажем за природния газ, ако няма възможност да го транспортира до потребителите с тръбопроводи - да го превърне в течен? Има и такава технология, само температурата, при която водородът става течен, е "минус" 252,76 градуса по Целзий при нормално налягане. Нека си припомним, че природният газ става течен при минус 161 градуса, но това е повече от достатъчно, за да може правилно да считаме индустрията за втечнен природен газ за най-високотехнологичната от всичко, свързано с производството на природен газ. В случая на водород се изисква да се достигнат температури с 90 градуса по-ниски, отколкото при ВПГ,но практическият резултат не е впечатляващ - при нормално налягане плътността на течния водород е 77 килограма на кубичен метър. За сравнение, плътността на ВПГ при същите условия е 7,8 пъти по-висока, около 600 кг на кубичен метър. Така втечняването на водород при множество по-високи разходи за неговото производство, отколкото за производството на ВПГ, се влошава от необходимостта от поддържане на високо налягане в контейнери с течен водород - в противен случай за неговото транспортиране и съхранение ще са необходими контейнери с голям обем, в които, припомняме, е необходимо да се поддържа криогенната температура … За съхранение на течен водород се използват висококачествени стомани, резервоарите са оборудвани с фини филтри за течен водород и специално проектирани проби и, разбира се, високоефективна топлоизолационна система. Ако в случай на резервоари с голям капацитет с изпарение,което не може да бъде избегнато, все още можете да се примирите, след което с резервоари за автомобили всякакви загуби от изпарение директно се удрят в портфейла на собственика на автомобила, така че изискванията тук са още по-високи. Пред цялата планета е BMW, чиито специалисти са разработили 74-литров резервоар за течен водород за BMW Hydrogen 7, със загуби от изпаряване само 1,5% на ден. В абсолютно изражение 1,1 литра течен водород на ден изчезват от пълен резервоар без следа.5% дневно. В абсолютно изражение 1,1 литра течен водород на ден изчезват от пълен резервоар без следа.5% дневно. В абсолютно изражение 1,1 литра течен водород на ден изчезват от пълен резервоар без следа.
Изводите, според нас, са съвсем очевидни
Използването на чист водород вместо смес от природен газ и водород в електроцентралите е начинът за многомилиардни инвестиции в преоборудване на съществуващи електроцентрали и високи оценки за изграждането на нови. Разходите също нарастват във връзка с необходимостта от отделяне на атмосферния въздух, за да се осигури подаването на чист кислород към пещта на електроцентралата, за да се предотврати нарастването на емисиите на азотни окиси, което е по-опасно за човешкото здраве от въглеродния двуокис.
Изгарянето на водород в двигателите на превозните средства ще намали производството на въглероден диоксид, но ще увеличи образуването на азотни оксиди. Доставянето на чист водород по съществуващите газопроводи е невъзможно; те ще изискват изграждането на напълно нови системи за „водороден транспорт“и „разпределение на водород“. Съхраняването и използването на водород в газообразно състояние изисква производството на резервоари с различна вместимост от композитни материали - както в електроцентралите, така и в случай на цилиндри за автомобилен или друг транспорт. Съхраняването и използването на водород в течна форма изисква точно същото, но при условие на работа в криогенния температурен диапазон.
За краткост в края на всяка фраза няма единно възможно логично продължение: „Това ще изисква огромна инвестиция“.
Използването на водород в ежедневието, в кухните, е невъзможно поради физичните и химичните характеристики на процеса на неговото изгаряне в атмосферен въздух, поради което отхвърлянето на природен газ ще изисква преход към 100% използване на електроенергия във всички налични жилищни фондове.
Защо тогава ЕС и неговите отделни държави решиха да направят прехода към водородна енергия, като напълно премахнат изкопаемите горива? Въпросът е толкова интересен, че заслужава отделна статия.
Но също така не е необходимо да се счита, че „преходът на водород“от техническа гледна точка е пълна утопия, тъй като учените, дизайнерите и инженерите не работят без работа, полагат се големи усилия, за да се използва използването на водород икономически възможно. Преходът от каменната епоха към бронзовата епоха не се случи поради факта, че камъните изтичаха, тегленият кон се превръща в минало, отстъпвайки на автомобилите не поради липсата на овес - причината и в двата случая беше технологичен пробив.
Но какво е водородна горивна клетка, как ядрената енергия може да бъде свързана с водородната енергия - също не е този път.