Водородное будущее приближается

19.05.14 12:15

Ископаемое топливо — на свалку истории?

Очевидным подтверждением тезиса о том, что водородное будущее не за горами, стала международная промышленная выставка Hannover Messe 2014, проходившая в Германии в апреле и ставшая, по мнению западных экспертов, самой крупной площадкой для демонстрации водородных технологий и твердотопливных ячеек. Компании, работающие в данном сегменте, расположились на достаточно внушительных площадях и представили свое видение будущей водородной инфраструктуры и прототипы автомобилей, использующих этот газ.

55 из 59 компаний и организаций, представленных в разделе выставки, посвященном альтернативным видам топлива, занимаются продвижением водорода. Более того, на Западе многие убеждены, что это единственный энергоноситель, который позволит Европе преодолеть зависимость от ископаемого топлива. Не удивительно, что максимальное количество стендов (около 70%) в данном разделе представил ЕС.

 

Евросоюз

В Германии, Испании, Франции и ряде других стран действуют национальные организации, продвигающие технологии использования водорода в качестве энергоносителя, кроме того, существует и Европейская ассоциация — European Hydrogen Association (EHA). EHA действует уже более 10 лет и базируется в Брюсселе. В ассоциации состоят более 250 компаний, работающих с водородом и топливными ячейками.

В EHA убеждены, что применение водорода — важный шаг к обеспечению устойчивого развития и энергетической безопасности. При использовании в высокоэффективных топливный ячейках водород может выступать как топливо для стационарных и мобильных двигателей в самых разных областях. Развитие водородной энергетики сыграет важную роль в снижении эмиссии углекислого газа и снизит отрицательное воздействие на окружающую среду. Таким образом, полагают в EHA, освоение водорода в качестве энергоносителя в полной мере соответствует общественным интересам.

 

Электромобиль на топливных ячейках

 

Германия

Пожалуй, одной из первых к широкому применению водорода в энергетике придет Германия, традиционно уделяющая большое внимание экологически чистым видам топлива. Здесь водородная тема уже выбралась за пределы научно-исследовательских институтов и перешла на государственный уровень. В 2006 г. по инициативе Правительства, промышленности и науки здесь была принята Национальная инновационная программа по развитию водородных технологий и топливных ячеек (NIP) и создан соответствующий стратегический альянс. Альянс намеревается существенно ускорить развитие рынка продуктов, основанных на этих технологиях будущего.

Намерения подкреплены солидным бюджетом — 1,4 млрд евро, рассчитанным на десятилетний срок, то есть до 2016 г., при этом в равных долях привлекаются федеральные средства и частные инвестиции. Координатором программы выступает Национальная организация водородных технологий и топливных ячеек (NOW GmbH), работающая также в сфере развития электротранспорта. По данным NOW, в 2014–15 гг. на рынок выйдут электромобили с топливными ячейками, работающими на водороде.

В NOW отмечают, что первоначально адекватное количество водородных заправочных станций не будет загружено из-за малого числа «водородомобилей». Это значит, что промышленность и власть должны будут разделить трудности начального периода до наступления окупаемости. При этом подчеркивается, что развитие водородной темы было инициативой промышленных компаний, которые сейчас обсуждают возможности организации соответствующей инфраструктуры.

Согласно прогнозам и планам развития, в 2015 г. в Германии будет эксплуатироваться около 5 тыс. электромобилей, работающих на топливных ячейках, в 2020 г. — 150 тыс., а в 2030 г. — 1,8 млн. Соответственно, будет расширяться и сеть заправочных станций. В 2015 г. их будет около 100 штук, спустя пять лет — уже 400, а к 2030 г. — 1000, что позволит достичь стопроцентного охвата территории.

Существует еще один альянс, первоначально созданный на базе немецких компаний, — Партнерство чистой энергии (Clean Energy Partnership, CEP). Сегодня CEP вышло на международный уровень, в нем состоят 18 компаний, среди которых специализирующаяся на решениях в области водорода Linde, всем известная Siemens, автомобильные концерны BMW Group, Volkswagen, Ford, Honda, Hyunday, Toyota, и даже нефтегазовые гиганты Total и Shell. Партнерство стремится к развитию рынка электромобилей с топливными ячейками, переводу общественного транспорта на водородное топливо. В настоящее время тестируются соответствующие заправочные станции.

Кроме того, Германия, активно развивающая возобновляемую энергетику, видит существенный потенциал в использовании водорода как механизма запасания избыточной энергии от ВИЭ. Полагают, что с точки зрения объемов и продолжительности хранения ему просто не может быть аналогов.

 

Под капотом электромобиля, использующего водород в качестве топлива

 

Нидерланды

Голландские компании на международной выставке могли похвастаться готовыми образцами электромобилей на топливных ячейках. Причем речь идет не просто о маленьких городских «легковушках», а о солидных грузовиках. Компания Hytruck разработала машину на базе Mitsubishi Canter 7,5 тонн, и планирует впоследствии расширить модельный ряд. Эти грузовики работают на топливных ячейках мощностью 16 кВт. Их топливный бак вмещает 227 литров водорода, газ находится под давлением 350 бар и весит 5,8 кг.

Впечатлял посетителей выставки и яркий гоночный автомобиль, разработанный за полтора года Forze H2 — группой из 70 студентов, преимущественно Делфтского технического университета. Машина создана для участия в соревнованиях между спорткарами на бензиновых двигателях и может развивать скорость до 220 км/ч.

 

Норвегия

Hannover Messe 2014 показала, что достаточно активно тема водорода развивается и в Норвегии. Свой стенд представила компания Zeg Power, созданная для коммерциализации технологии ZEG (Zero Emission Gaz — газ с нулевой эмиссией). Это гибридная технология, обеспечивающая параллельную выработку электроэнергии и водорода из углеродного топлива с поглощением углекислого газа. Высокотемпературные твердотопливные ячейки для производства электроэнергии интегрированы с установкой реформинга и системой поглощения СО2. Такая технология, по данным разработчика, обеспечивает высокую эффективность (до 80%) и конкурентную в сравнении с традиционными технологиями стоимость.

Другая норвежская компания, Hexagon Raufoss, представила решение для герметизации газов, находящихся под высоким давлением, которое разработано для топливных баков, работающих на природном газе или водороде, а также для систем хранения топлива.

И, наконец, Норвежское водородное сообщество (Norwegian Hydrogen Forum), продвигающее перспективную тему, сообщило о своей готовности оказать всем заинтересованным сторонам информационное содействие и провести обучение.

 

Грузовик компании Hytruck (Нидерланды)

 

Великобритания

Компания Cella Energy из Соединенного Королевства представила на Ганноверской ярмарке дешевую технологию хранения водорода, а также твердый материал для хранения водорода. Каждый грамм такого материала может продуцировать один литр газа, что обеспечивает максимум сохраняемой энергией при минимальном весе. Материал можно упаковать в специальный картридж и подсоединить к топливной ячейке, он позволит запасать в 2–3 раза больше энергии, чем литий-ионный аккумулятор.

Долгосрочная цель компании — предложить новый источник транспортного топлива с низкой эмиссией, который сможет конкурировать по стоимости и удобству использования с традиционным ископаемым топливом. В ближайшей перспективе Cella Energy планирует создать блоки питания для беспилотников, которые смогут сохранять в три раза больше энергии, а по весу оставаться сопоставимыми с традиционными аккумуляторными батареями.

 

Америка

В США проблема обеспечения ископаемым топливом стоит не так остро, как в Евросоюзе, тем не менее, и здесь проявляют интерес к водороду в качестве энергоносителя. В частности, в Ганновере широко о себе заявила организация из Коннектикута — Connecticut Hydrogen-FC Coalition.

Интересную разработку представила международная компания Proton OnSite, с 1996 г. работающая над водородными технологиями. Это генераторная система, продуцирующая водород высокой чистоты. В компании подчеркивают, что применения водорода не просто снижает эмиссию углекислого газа, а сводит ее к нулю.

Еще один из лидеров в области водородных технологий — канадская Hydrogenics, имеющая 60-летний опыт в данной сфере, представила гибридное решение Power-to-Gas (электроэнергия — в газ). Это технология преобразования избыточной энергии, получаемой от ВИЭ, в водород путем электролиза. Полученный водород можно впрыскивать в обычный газопровод. Таким образом, существующая инфраструктура позволит хранить, транспортировать энергию и использовать ее по мере надобности.

Помимо десятка компаний из Северной Америки, заявила о себе и латиноамериканская, а именно — Бразильская, стартап-компания NovoCell. Здесь работают над топливными ячейками с мембранами протонного обмена (PEM), генерирующими энергию.

 

Ключевая роль водорода как энергоносителя в обеспечении энергетической безопасности Германии (Илл. NOW/EnergyLand)

 

Азия

Восточную Азию в разделе, посвященном водородному топливу, представили всего две компании — корейская MiCo, разрабатывающая твердооксидные топливные ячейки, и японская Nippon Kodoshi, предлагающая органические и неорганические мембраны для топливных ячеек.

Изучение «водородного» раздела ганноверской ярмарки заставляет задуматься о перспективности данного направления. Освоение человечеством нового типа энергоносителя не только станет источником новых возможностей в смысле хранения и транспортировки энергии, но и может послужить толчком для экономического развития, поскольку потребует создания целого ряда новых производств и масштабного преобразования инфраструктуры. 

Стоит отметить, что и в России ведутся разработки топливных ячеек. К слову, одна из таких, выполненная Томским политехническим исследовательским университетом в соавторстве с исландскими учеными, была представлена в Ганновере два года назад. Однако о господдержке водорода речи, конечно, у нас пока нет. А поиски альтернатив российским природному газу и нефти, по экономическим и геополитическим соображениям, и вовсе идут вразрез с государственными интересами. Впрочем, на эту тему беспокоиться все-таки рано. Даже самые ярые адепты водородных технологий пока говорят о дополнении, а не о полной замене углеводородного топлива.

 

Кира Патракова

Фото автора
На первой фото: гоночный автомобиль, разработанный студентами Делфтского технического университета (Нидерланды)

Читайте также: