Водородная энергетика — отрасль энергетики , основанная на использовании водорода в качестве средства для зарядки, транспортировки, производства и потребления энергии. Водород выбран как наиболее распространенный элемент в космосе, теплота сгорания водорода максимальная, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая также вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к альтернативной энергетике , если водород производится с помощью возобновляемых источников энергии .

Общемировая структура производства водорода распределена по трём основным источникам: 18 % приходится на переработку угля , 4,3 % обеспечивается за счёт «зелёного» водорода, получаемого посредством возобновляемых источников энергии (ВИЭ) , главным образом при электролизе воды. Наконец, подавляющий объём — а это 69 % — составляет переработка природного газа и нефти .

Производство водорода

На настоящий момент наиболее экономически выгодным считается производство водорода из ископаемого сырья . Снизить уровень выбросов углерода в производственных отраслях можно за счет водорода, полученного с использованием низкоуглеродных технологий, для этого можно применять технологии улавливания и хранения углекислого газа, а также электролиза воды, «в первую очередь с помощью энергии объектов атомной, гидро-, ветряной и солнечной энергетики».
Так называемая «цветовая» градация водорода, применяемая в некоторых профессиональных сообществах, условно характеризует технологию выработки и наличие углеродного следа, то есть количества вредных выбросов. Следует иметь ввиду, что «цветовая» градация водорода, по существу, не соответствует известным законам природы, критериям Периодической таблицы Д. И. Менделеева и в определенно степени правилам русского языка. Её применение в ограниченной степени используется как «профессиональный» жаргонизм. Указанный сленг/жаргон не находит применения в нормативных документах международных организация, таких как ИСО , МЭК , ООН , не применим в российском законодательстве, деловой правительственной переписке. В этой связи, использование приведенной градации следует применять с учётом указанных особенностей:

• « зелёный » — произведён с помощью энергии из возобновляемых источников методом электролиза воды, считается самым чистым;
• «голубой» — произведенный из природного газа ; в этом случае углекислый газ накапливается в специальных хранилищах;
• «розовый/красный/жёлтый» — произведенный при помощи атомной энергии , здесь тоже используются электролиз воды.
• при производстве «серого» водорода вредные выбросы идут в атмосферу.

Себестоимость «зеленого» водорода около 10 долларов за кг (что «абсолютно нерентабельно», по мнению главы Фонда национальной энергетической безопасности ); «голубой» и «жёлтый» водород в несколько раз дешевле «зелёного» — от 2 долларов за килограмм.

Научно обоснованная классификация водорода/энергоносителя определена национальными стандартами: ГОСТ Р ИСО 14687-1-2012; ГОСТ Р 55466-2013; ГОСТ ISO 14687-3-2016, гармонизированными с ИСО.

Водородное топливо классифицируется по следующим типам и сортам:

a) Тип I (сорта A, B, C, D и E): газообразный водород и топливо на основе водорода.

b) Тип II (сорта C и D): жидкий водород.

c) Тип III: шугообразный водород.

В настоящее время Росстандарт проводит работы по актуализации действующей системы национальных стандартов с целью гармонизации с ISO 14687:2019 «Hydrogen fuel quality — Product specification».

В этой связи рекомендуется использовать классификацию водородного топлива (энергоносителя) в соответствии с общепринятыми нормативами правового регулирования.

В настоящее время существует множество методов промышленного производства водорода : разрабатывались технологии производства водорода из мусора, этанола, металлургического шлака , биомассы и другие технологии.

Паровая конверсия природного газа / метана / метанола

Паровая конверсия природного газа / метана — по состоянию на 2015 год данным способом производится примерно 90—95 % всего водорода в США . Водяной пар при температуре 700—1000 °C смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора . Себестоимость процесса $2–5 за килограмм водорода.

Газификация угля

Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают с водяным паром при температуре 800—1300 °C без доступа воздуха . Первый газогенератор был построен в Великобритании в 40-х годах XIX века. Себестоимость процесса 2—2,5 долл. за килограмм водорода.

Используя атомную энергию

Использование атомной энергии для производства водорода возможно в различных процессах ^{[ уточнить ]} : химических, электролиз воды, высокотемпературный электролиз. Себестоимость процесса $2,33 за килограмм водорода.

Электролиз воды

${\displaystyle {\ce {2H2O->[+E]2H2 +O2}}}$

Обратная реакция происходит в топливном элементе . Себестоимость процесса $6–7 за килограмм водорода.

Водород из биомассы

Водород из биомассы получается термохимическим или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500—800 °C (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H ₂ , CO и CH ₄ .

Себестоимость процесса $5–7 за килограмм водорода.

В биохимическом процессе фиксации азота водород вырабатывают различные бактерии , например, Rodobacter speriodes .

Инфраструктура производства и доставки

Снижение цены водорода возможно при строительстве инфраструктуры по доставке и хранению водорода. В США действует 750 километров, а в Европе — 1500 километров водородных трубопроводных систем. Трубопроводы действуют при давлении 10—20 бар , изготовлены из стальных труб диаметром 25—30 см.

Старейший водородный трубопровод действует в районе германского Рура : 210 километров трубопровода соединяют 18 производителей и потребителей водорода; трубопровод действует более 50 лет. Самый длинный трубопровод длиной 400 километров проложен между Францией и Бельгией .

После небольших изменений водород может передаваться по существующим газопроводам природного газа ^{[ источник не указан 2773 дня ]} (см. напр., Северный поток ).

Водород в настоящее время, в основном, применяется в технологических процессах производства бензина и для производства аммиака .

Сферы применения

Малые стационарные применения

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Удалить сведения о неводородных установках на топливных элементах Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей .

Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения.

Производство электрической и тепловой энергии в топливных элементах мощностью от 0,75 кВт до 10 кВт.

Домашние энергетические станции имеют мощность 0,75—1 кВт, предназначены для выработки электроэнергии в течение 8 часов в сутки и выработки тепла и горячей воды 24 часа в сутки. Установки мощностью 5 кВт предназначаются для нескольких коттеджей. Они зачастую предназначаются только для выработки электроэнергии.

Популярность малых домашних комбинированных (электричество + тепло) установок связана с тем, что они имеют высокий КПД, малые выбросы СО ₂ , легко могут быть встроены в существующую инфраструктуру. Такая энергетическая установка занимает размер сравнимый с домашним бойлером, может работать на природном газе .

В 2005 году во всём мире было установлено более 900 новых малых стационарных водородных энергетических установок (На 30 % больше, чем в 2004 году ). За 2006 год во всём мире установлено около 1500 новых малых энергетических станций. В конце 2006 года во всём мире эксплуатировалось около 5000 малых стационарных водородных электростанций.

Технологии

Доминируют две технологии: PEM (протон-обменная) и SOFC (твёрдо-оксидная). Около 75 % установок в 2005 году были изготовлены по PEM технологии, около 25 % — SOFC.

Перспективы

В 2006, как и в 2005 году большая часть малых приложений была установлена в Японии . Японская NEF (New Energy Foundation) объявила о начале многолетнего демонстрационного проекта применения малых стационарных топливных элементов. Будет субсидирована установка 6400 топливных элементов . В 2005 году стоимость 1 кВт водородной бытовой станции в Японии составляла 10 млн ¥ (примерно $87 000), работы по её установке стоили еще 1 млн ¥. К середине 2008 года в Японии было установлено около 3000 бытовых энергетических установок на водородных топливных элементах, а их стоимость снизилась до 2 млн ¥ (примерно $19 000) .

Компании — основные производители:

Этот раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности неэнциклопедичного характера . Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения .

Компания	Страна	Технология	Мощность установки
Ballard Power Systems	Канада		1 кВт.
Acumentrics	США	SOFC	2—10 кВт
Ceramic Fuel Cells	Австралия — Великобритания	SOFC	1 кВт. Общий КПД более 80 %
Cosmo Oil	Япония	PEMFC	0,7 кВт
European Fuel Cells	Германия	PEMFC	1,5 кВт
Fuel Cell Technologies	США	SOFC	5 кВт.
Hitachi Zosen	Япония	-	от 10 кВт до сотен кВт. КПД 86 %
Idatech	США	-	3—15 кВт. UPS для промышленных, телекоммуникационных, электронных приложений.
Idemitsu Kosan	Япония	-	1—5 кВт
Kyocera	Япония	SOFC	1 кВт
Mitsubishi Heavy Industries	Япония	PEMFC	10 кВт
Nippon Oil Corporation	Япония	технологии Ebara Ballard	1—6—10кВт. Планирует к 2013 году ежегодно продавать 100 тыс. бытовых систем
Plug Power	США]	PEMFC	5 кВт
Sanyo Electric	Япония	PEMFC	1 кВт. Общий КПД 92 % при производстве тепловой и электрической энергии
Shanghai-Shen Li	Китай	PEMFC	3—10 кВт
Sharp Corporation	Япония	PEMFC	10 кВт. Гибридные системы, совмещенные с фотоэлектрическими элементами
Toyota Motor Corporation совместно с Aishin Seiki	Япония	PEMFC, SOFC	В 2006 году начали испытания нескольких установок мощностью 1 кВт. КПД 90%. Мощность SOFC установок 0,7 кВт .
Panasonic (Matsushita Electric Industrial Co)	Япония	PEMFC	0,5—1 кВт. Планирует продавать 700 тысяч установок в год к 2020 году.
InEnergy	Россия	SOFC, PEMFC	0,5—10 кВт

и др.

Стационарные применения

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Удалить сведения о неводородных установках на топливных элементах Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей .

Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения.

Производство электрической и тепловой энергии в топливных элементах мощностью более 10 кВт.

К концу 2006 года во всём мире было установлено более 800 стационарных энергетических установок на топливных элементах мощностью более 10 кВт. Их суммарная мощность — около 100 МВт. За 2006 год построено более 50 установок суммарной мощностью более 18 МВт.

Технологии

В 2005 году среди новых установок лидировали (MCFC). На втором месте по числу новых установок были Фосфорнокислые технологии (PAFC). технологии (PMFC) применялись, в основном, в установках мощностью до 10 кВт и в автомобильных приложениях.

Отопление

В отопительных системах возможно и обычное сжигание водорода вместо природного газа. Так, в британском городе Лидс энергетическая компания Northern Gas Networks планировала во всем городе полностью перевести отопление с природного газа, метана, на водород. ^{[ источник не указан 901 день ]}

Гибридные установки: топливный элемент/газовая турбина.

Для повышения эффективности, снижения себестоимости энергии и для утилизации тепловой энергии применяются установки, совмещающие топливные элементы и газовые турбины .

Компания Fuel Cell Energy (США) разработала гибридную версию SOFC топливного элемента и газовой турбины. В этой схеме топливный элемент производит 4/5 энергии, а остальную часть из тепловой энергии — турбина. КПД данной схемы приближается к 70 %. Испытывается электростанция мощностью 40 МВт, состоящая из 10 топливных элементов и одной турбины мощностью 10 МВт.

Финансирование

В 2005 году в США был принят Энергетический Билль , который предусматривает 30 % инвестиционные налоговые кредиты до уровня $1000 за кВт установленной мощности, они будут выдаваться с 1 января 2006 по 1 января 2008 года. В Японии и Ю. Корее субсидируются не конкретные проекты, а стоимость электроэнергии, выработанной топливными элементами в размере 0,015—0,02 долл. за кВт·ч .

Компании — основные производители

Этот раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности неэнциклопедичного характера . Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения .

Компания	Страна	Технология	Мощность установок
Ansaldo Fuel Cells	Италия		500 кВт — 5МВт
FuelCell Energy	США		250 кВт — 1МВт
GenCell	США		40—100 кВт
Ishikawajima-Harima Heavy Industries	Япония		300 кВт — 1 МВт
MTU CFC Solutions	Германия		200 кВт — 3 МВт
Fuji Electric	Япония	PAFC	100 кВт — 1 МВт
Korea Gas	Корея	PAFC	40 кВт
UTC Fuel Cells	США	PAFC , ,	200 кВт, транспортные приложения
Ballard Power Systems	Канада		1—250 кВт
General Motors	США		75—300 кВт
Hydrogenics	Канада		7—65 кВт
J-Power	Япония	SOFC	разрабатывает тройные системы: топливные элементы, газовые турбины и паровые турбины
Mitsubishi Materials	Япония	SOFC	10 кВт
Mitsubishi Heavy Industries	Япония	SOFC ,	200 кВт. Также разрабатывается 700 МВт SOFC электростанция тройного цикла
Rolls-Royce Group plc	Великобритания	SOFC	80 кВт
Siemens AG Power Generation	Германия	SOFC	125 кВт
Ztek	США	SOFC	25 кВт — 1 МВт
Cummins Power Generation	США	SOFC	3 кВт .
InEnergy	Россия	SOFC, PEMFC	1—100 кВт

Использование в транспорте

Производство электрической энергии для автомобилей , водного транспорта, и т. д. Отсутствие водородной инфраструктуры является одним из основных препятствий развития водородного транспорта после высокой стоимости топлива и двигателей.

Водородная автомобильная инфраструктура

К концу 2008 года во всём мире функционировало 2000 водородных автомобильных заправочных станций. Из общего количества заправочных станций , построенных 2004 — 2005 году , всего 8 % работают с жидким водородом , остальные с газообразным.

Данные в этой статье приведены по состоянию на . Вы можете помочь, информацию в статье.

Страна	1995-2006	Построено новых в 2005	Построено новых в 2006
Северная Америка	46 %	65 %	59 %
Япония	14 %	15 %	7 %
Германия	13 %	0	7 %
Остальная Европа	14 %	15 %	0
Другие страны	13 %	5 %	27 %

Таблица. Водородные заправочные станции по регионам мира

Планируется строительство

• Водородное шоссе ( Калифорния ) — К 2010 году 200 заправочных станций на главных шоссе штата.
• Hi Way Initiative — водородное шоссе в штате Нью-Йорк ( США ).
• Водородный коридор ( Канада ) — проект 2003 года по строительству водородных станций вдоль 900 километров главных дорог между Монреалем и Виндзором .
• SINERGY — Сингапурская энергетическая программа
• The Northern H ( Канада , США ) — К 2010 году планируется соединить заправочными станциями крупные города вдоль главных торговых путей Манитобы ( Канада ), Дакоты , Миннесоты , Айовы и Висконсина .
• New York Hydrogen Network: H2-NET ( США ) — 20 заправочных станций между Нью-Йорком и Буффало (штат Нью-Йорк).

General Motors заявлял о возможных планах строительства 12 000 водородных заправочных станций в городах США и вдоль главных автострад. Стоимость проекта компания оценивает в $12 млрд.

Решением проблемы может стать применение водорода в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания , или смесей топлива с водородом, например, HCNG . В январе 2006 года Mazda начала продажи битопливного автомобиля Mazda RX-8 с роторным двигателем, который может потреблять и бензин, и водород.

В июле 2006 года транспортная компания BVG (Berliner Verkehrsbetriebe) из Берлина объявила о закупках к 2009 году 250 автобусов MAN с двигателями внутреннего сгорания, работающими на водороде, что составит 20 % от автопарка компании.

В 2006 году Ford Motor Company начал выпуск автобусов с двигателями внутреннего сгорания, работающими на водороде.

Компании — основные игроки ^{[ источник не указан 3092 дня ]}

Производители водорода:

• Praxair
• Air Liquide
• (производит 40 % водорода в Японии )
• Linde (Германия)

Британский BP — ключевой игрок в демонстрационных водородных проектах по всему миру.

Транспортные приложения

Автомобильный транспорт

В 2006 году было запущено в эксплуатацию около 100 новых автомобилей, автобусов, мотоциклов и т. д. на топливных элементах .

В автомобильных приложениях преобладают технологии. В 2005 году был изготовлен всего один автомобиль с PAFC топливным элементом — остальные на PEM-технологиях.

Разработчики смогли снизить стоимость автомобильных водородных топливных элементов с $275 за кВт мощности в 2002 году до $110 за кВт в 2005. Департамент Энергетики США ( ) планирует снизить стоимость до $30 за кВт мощности к 2020 году. Тем не менее такие компании как Ford и Renault объявили о прекращении работ в области создания топливных элементов для автомобилей. Компания General Motors сократила финансирование в этой области. В основном работы больших компаний сейчас направлены на усовершенствование электромобилей , в том числе с интегрированными топливными элементами .

Планы автопроизводителей

Компания	Страна	год	количество автомобилей	планы
Daimler	Германия	2009	200 шт в начале 2010 года	начало производства Mercedes B-class
Ford	США	2015	-	коммерческая готовность
GM	США	2012	-	коммерческая готовность
GM	США	2025	-	массовый рынок
Honda	Япония	2008	-	начало продаж в Калифорнии автомобиля Honda FCX
Honda	Япония	2010	12000 (в США )	начало производства
Honda	Япония	2020	50000 (в США )	производство
Hyundai Motor	Корея	2012	-	начало продаж
Toyota	Япония	2015	-	начало продаж
Fiat	Италия	2020-2025	-	полная коммерциализация
SAIC	Китай	2010	1000	коммерческая готовность
Shanghai VW	Китай — Германия	2010	-	начало производства Lingyu

В марте 2006 года германский от 2 апреля 2006 на Wayback Machine проект опубликовал прогнозы проникновения водородного автотранспорта на европейский рынок.

Сценарий	2020	2030	2040	2050
Высокое проникновение	3,3 %	23,7 %	54,4 %	74,5 %
Низкое проникновение	0,7 %	7,6 %	22,6 %	40,0 %

Таблица: прогноз проникновения водородного автотранспорта на европейский рынок в % от общего количества автомобилей.

Воздушный транспорт

Корпорация Boeing прогнозирует, что топливные элементы постепенно заменят в авиации вспомогательные энергетические установки. Они смогут генерировать электроэнергию, когда самолёт находится на земле, и быть источниками бесперебойного питания в воздухе. Топливные элементы будут постепенно устанавливаться на новое поколение Боингов 7E7, начиная с 2008 года .

Железнодорожный транспорт

Для данных приложений требуется большая мощность, а размеры силовой установки имеют малое значение.

Железнодорожный исследовательский технологический институт ( Япония ) планирует запустить поезд на водородных топливных элементах в эксплуатацию к 2010 году . Поезд сможет развивать скорость 120 км/ч, и проезжать 300—400 км без заправки. Прототип был испытан в феврале 2005 года .

В США эксплуатация локомотива с водородным топливным элементом мощностью 2 тысячи л. с. начнётся в 2009 году .

В Германии в 2018 году началась эксплуатация пассажирского поезда на водородных топливных элементах Coradia iLint

В соответствии с правительственной дорожной картой по развитию водородной энергетики в России до 2024 года запланировано создание в стране опытного образца железнодорожного транспорта на водороде. Само соглашение о разработке и эксплуатации поездов на водородных топливных элементах было подписано в начале сентября 2019 года на Восточном экономическом форуме между Сахалином , «РЖД» , «Росатомом» и «Трансмашхолдингом» (ТМХ) . До середины 2021 года Минэнерго России должно подготовить консолидированное предложение по формированию кластеров для апробации и комплексного внедрения технологий водородной энергетики. Формируемый в министерстве для аппарата правительства документ, между тем, имеет непосредственное отношение к сахалинскому «водородному» проекту и, скорее всего, рассматриваться уже будет наряду с готовящимся к внесению проектом концепции развития водородной энергетики в России.

Ключевым аргументом в пользу природного газа при производстве водорода пока является низкая себестоимость его конверсии — в пределах $1,5—3 за 1 кг. При более дорогой технологии электролиза воды себестоимость резко возрастает в 2,5—3 раза. Именно вопрос рентабельности водородного топлива в сравнении с традиционным оказывается в числе решающих для технологов ТМХ. Дело в том, что существующая модель водородного поезда удорожает его жизненный цикл более чем в 2 раза. Но при использовании технологии, основанной на получении из природного газа, вполне возможно добиться снижения стоимости водорода в 3—4 раза .

Водный транспорт

В Германии производятся подводные лодки класса U-212 с топливными элементами производства Siemens AG. U-212 стоят на вооружении ВМФ Германии , поступили заказы из Греции, Италии, Кореи, Израиля. Под водой лодка работает на водороде и практически не производит шумов.

В США поставки SOFC топливных элементов для подводных лодок могут начаться в 2006 году. Компания FuelCell Energy разрабатывает 625 кВт топливные элементы для военных кораблей .

Японская подводная лодка Urashima с топливными элементами производства Mitsubishi Heavy Industries была испытана в августе 2003 года.

Складские погрузчики

Чуть менее половины новых топливных элементов, установленных в 2006 году на транспортные средства, были установлены на складские погрузчики . Замена аккумуляторных батарей на топливные элементы позволит значительно сократить площади, занимаемые аккумуляторными цехами. Walmart в январе 2007 года завершил вторую серию испытаний складских погрузчиков на топливных элементах.

Мобильные топливные элементы

Производство электрической энергии для мобильных устройств: мобильных телефонов , ноутбуков и т. п.

В 2006 году (как и в 2005) во всём мире было изготовлено около 3000 штук мобильных устройств ^{[ каких? ]} , в 2008 году мировое производство выросло до 9000 штук . Одним из основных потребителей была армия США — армии требуются легкие, ёмкие, бесшумные источники энергии.

Благодаря спросу со стороны военных, США заняли первое место в мире по количеству разработок в портативных приложениях. На Японию приходилось всего 13 % новых разработок в 2005 году . Наиболее активными были компании — производители электроники: Casio, Fujitsu Hitachi, Nec, Sanyo и Toshiba.

Весной 2007 года компания водородных топливных элементов для мобильных устройств.

Технологии

В портативных и электронных приложениях доминируют и DMFC топливные элементы .

История

2008 год

Этот раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности неэнциклопедичного характера . Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения .

Стационарные приложения: В июне 2008 года компания Matsushita Electric Industrial Co Ltd (Panasonic) начала производство в Японии водородных топливных элементов. Компания планирует продать к 2015 году 200 тысяч бытовых энергетических систем на водородных топливных элементах . В сентябре корейская компания POSCO завершила строительство завода по производству стационарных энергетических установок на водородных топливных элементах; мощность завода 50 МВт оборудования в год .

Мобильные приложения: В октябре 2008 года продажи DMFC-установок компании германской Smart Fuel Cell AG для домов на колёсах достигли 10 000 штук. Мощность установок от 0,6 кВт до 1,6 кВт. В качестве топлива используется метанол . Канистры с метанолом продаются 800 магазинах Европы .

Транспорт: Первые лётные испытания установки для бортового питания на водородных топливных элементах мощностью 20 кВт проведены компанией Airbus в феврале 2008 года на самолёте Airbus A320 .

В марте 2008 года во время экспедиции STS-123 шаттла Endeavour топливные элементы производства компании UTC Power преодолели рубеж в 100 тысяч операционных часов в космосе . Водородные топливные элементы производят энергию на борту шаттлов с 1981 года .

3 апреля 2008 компания Boeing провёла лётные испытания лёгкого двухместного самолёта Dimona с силовой установкой на водородных топливных элементах .

Автомобили: Компания Mercedes в марте 2008 года завершила зимние испытания автомобиля B-Class с силовой установкой на водородных топливных элементах .

Шанхайская компания Shanghai Volkswagen Automotive Company для Олимпийских игр в Пекине поставила 20 легковых автомобилей с силовой установкой на водородных топливных элементах .

В августе 2008 года в США состоялся демонстрационный пробег водородных автомобилей. Автомобили компаний BMW, Daimler, General Motors, Honda, Nissan, Toyota, Hyundai и Volkswagen за 13 дней преодолели 7000 км .

Компания Honda начала продажи в лизинг автомобилей Honda FCX Clarity в США летом 2008 года , в Японии — в ноябре 2008 года .

Программы развития

Успехи в развитии водородных технологий показали, что использование водорода приведет к качественно новым показателям работы агрегатов. Результаты технико-экономических исследований говорят о том, что, несмотря на свою вторичность в качестве энергоносителя , его применение во многих случаях экономически целесообразно. Поэтому работы в этой области во многих, особенно в промышленно развитых странах , относятся к приоритетным направлениям и находят всё большую поддержку со стороны как государственных структур, так и частного капитала . Лидируют считанное число государств, уделявших водороду серьезное внимание в течение многих лет или даже десятилетий — Япония, США, Германия, Великобритания и Южная Корея, которых постепенно догоняет Китай .

В январе 2017 года по инициативе компаний Toyota Motor Corp. и Air Liquide был создан Международный совет по водородным технологиям ( ), в него вошли около 30 концернов, фирм и компаний автопроизводителей и энергетических секторов мирового уровня, таких как Audi, BMW, Daimler, Honda и Hyundai, Shell и Total . Основная цель совета – подготовка оценочных рекомендаций в форме научных докладов в сфере возможностей использования водорода.

ЕС

Базовым элементом новой европейской энергетической реальности стал принятый Еврокомиссией «Зелёный курс» ( Green New Deal ) с его акцентировкой внимания к ВИЭ и декарбонизированным газам — и речь в данном случае идёт прежде всего о водороде. Более того, «Водородная стратегия для климатически нейтральной Европы» распределяет объём инвестиций к 2050 году в рамках следующих финансовых параметров: оценочно от 180 до 470 млрд евро в пользу «зелёного» водорода и только 3—18 млрд евро приходится на вложения в переработку из ископаемого топлива .

Фактом текущей энергетической повестки становится пока только складывающийся полноценный глобальный рынок экспортно-импортных операций с водородом. Сейчас вряд ли возможно привести те транснациональные энергокорпорации, которые не имели бы в своей структуре направлений, непосредственно связанных с научно-исследовательскими программами и прикладными разработками в сфере водородной энергетики. Тем более что одна из наиболее амбициозных европейских водородных стратегий — германская — даже в случае успешной реализации её второй фазы, приходящейся на 2024—2030 годы, предполагает за страной статус одного из крупнейших на западном рынке импортёров «зелёного» водорода. И это несмотря на заявленные Берлином планы по вводу в строй до 2030 года энергоустановок по производству «зелёного» водорода суммарной мощностью до 5 ГВт и с дополнительным вводом аналогичного объёма мощностей уже к 2040 году .

8 июля 2020 г. ЕС принял стратегию развития водородной энергетики до 2050 г. С целью уменьшения выбросов углекислого газа , в программе приоритет отдается выработке водорода методом электролиза воды при помощи электроэнергии, полученной из возобновляемых источников энергии — солнечной и ветряной энергии. За первые 5 лет, c 2020 по 2024 гг. запланировано ввести в действие электролизеров для получения водорода общей мощностью 6 ГВт для получения 1 миллиона тонн водорода ежегодно. Затем, к 2030 г. мощности электролизеров будут увеличены до 40 ГВатт и производство водорода будет увеличено до 10 миллиона тонн в год. При этом к 2050 г. намечено снизить себестоимость производства водорода из возобновляемых источников энергии до 1 долл. за кг.

По мнению эксперта- регионоведа Рината Резванова, наиболее перспективными с позиции водородной генерации на базе возобновляемой энергии являются такие регионы ЕС , как страны Скандинавии , акватории Северного и Балтийского морей , а также Южная Европа . Ключевой специализацией Европейского Севера являются гидроэнергетические технологии выработки водорода (скандинавские страны) либо за счёт ветровой энергии (акватерриториальные комплексы ВИЭ ). Европейский Юг (страны Средиземноморья) богат солнечной энергией — здесь стоит обратить внимание на подписанное в июне 2020 года марокко-германское соглашение о строительстве первого в Марокко завода по производству «зелёного» водорода. Проект, реализуемый в рамках действующего с 2012 года совместного энергетического партнерства (PAREMA), направлен на развитие индустриальных решений по преобразованию солнечной энергии на основе технологии Power-to-X .

2021 год

15 декабря 2021 года Европейский союз объявил о планах отказа от природного газа ради борьбы с изменением климата и к 2050 году заменить чистыми источниками энергии значительную часть ископаемого топлива .

Основная идея плана — замена природного газа водородом. Технологии получения водорода существуют, но они очень затратны. ЕС надеется инвестировать в инфраструктуру и за счет господдержки удешевить и сделать рентабельным выпуск водородных топливных элементов и производство водорода из возобновляемых источников .

Южная Корея

Министерство Коммерции, Индустрии и Экономики Ю. Кореи в 2005 году приняло план строительства водородной экономики к 2040 году. Цель — производить на топливных элементах 22 % всей энергии и 23 % электричества, потребляемого частным сектором.

С 2010 года правительство Южной Кореи будет дотировать покупателю 80 % от стоимости стационарной энергетической установки на водородных топливных элементах. С 2013 года по 2016 году будет дотироваться 50 % стоимости, а с 2017 года до 2020 года — 30 % .

США

США ежегодно производят ^{[ когда? ]} около 11 миллионов тонн водорода, что достаточно для годового потребления примерно 35—40 миллионов автомобилей ^{[ источник не указан 2773 дня ]} .

8 августа 2005 года Сенат США принял Energy Policy Act of 2005. Законом предусмотрено выделение более 3 млрд долл. на различные водородные проекты и 1,25 млрд долл. на строительство новых атомных реакторов , производящих электроэнергию и водород.

Департамент Энергетики США (DOE) в январе 2006 года принял план развития водородной энергетики «Roadmap on Manufacturing R&D for the Hydrogen Economy» от 14 августа 2007 на Wayback Machine от 17 апреля 2007 на Wayback Machine .
Планом предусмотрено:

• К 2010 году — первичное рыночное проникновение водорода;
• К 2015 году — коммерческая доступность;
• К 2025 году — реализация водородной энергетики.

Россия

В 1941 году техник-лейтенант войск ПВО , защищавших Ленинград во время Великой Отечественной войны, Борис Шелищ предложил использовать «отработанный» водород из заградительных аэростатов войск ПВО в качестве топлива для двигателей автомобилей ГАЗ-АА . Полуторки использовались в качестве транспортно-энергетической единицы поста противовоздушной обороны — лебёдка автомобиля, приводимая в движение от двигателя ГАЗ-АА позволяла осуществлять подъем-спуск аэростатов. Это предложение было внедрено в 1941-1944 годах в блокадном Ленинграде, было оборудовано 400 водородных постов ПВО.

В 1979 году творческим коллективом работников НАМИ был разработан и испытан опытный образец микроавтобуса РАФ , работающий на водороде и бензине.

В конце 1980-х — начале 90-х проходил испытания авиационный реактивный двигатель на жидком водороде, установленный на самолёте Ту-154 .

В 2003 году создана Национальная ассоциация водородной энергетики (НП НАВЭ); в 2004 году президентом ассоциации избран П. Б. Шелищ, сын легендарного «водородного лейтенанта».

В 2003 году компания « Норильский никель » и Российская академия наук подписали соглашение о ведении научно-исследовательских работ в сфере водородной энергетики; «Норильский никель» вложил в исследования 40 млн долларов. В 2006 году «Норильский никель» приобрел контрольный пакет американской инновационной компании Plug Power , являющейся одним из лидеров в сфере разработок, связанных с водородной энергетикой; компания вложила в разработку водородных установок 70 млн долл. В 2008 году «Норильский никель» перестал финансировать проект.

В апреле 2021 стало известно о российской Концепции развития водородной энергетики до 2024 года , где говорится, что страна хочет поставлять на мировой рынок от 7,9 до 33,4 млн тонн экологически чистых видов водорода, зарабатывая на экспорте водорода от 23,6 до 100,2 миллиарда долларов в год, и нацелена занять к 2030 году 20 % этого рынка (самого рынка водородных энергоносителей, однако, пока нет) . «Водородный кластер» планируется создать на Сахалине .

Прочие страны

В Индии создан Индийский Национальный Комитет Водородной Энергетики. В 2005 году комитет разработал «Национальный План Водородной Энергетики». Планом предусмотрены инвестиции в размере 250 млрд рупий (примерно $5,6 млрд) до 2020 года. Из них 10 млрд рупий будет выделено на исследования и демонстрационные проекты, а 240 млрд рупий на строительство инфраструктуры по производству, транспортировке, хранению водорода. Планом поставлена цель — к 2020 году вывести на дороги страны 1 миллион автотранспортных средств, работающих на водороде. Также к 2020 году будет построено 1000 МВт водородных электростанций .

Исландия планирует построить водородную экономику к 2050 году .

Правительство Южно-Африканской Республики в 2008 году приняла водородную стратегию. К 2020 году ЮАР планировала занять 25 % мирового рынка катализаторов для водородных топливных элементов.

Власти Японии заложили в бюджет 2022 года не менее $800 млн на развитие водородной экосистемы в качестве экологически чистого источника электроэнергии, почти $290 млн из этой суммы будут потрачены на субсидирование покупки транспорта на водородных топливных ячейках и строительство заправочных станций. Японцы рассчитывают на первом этапе получать водород из бурого угля австралийского происхождения, а затем транспортировать его на специальных танкерах по морю в Японию.

Критика

Если потребители и средства передачи водородной энергии не смогут обеспечить 100 % коэффициент полезного использования либо замкнутый цикл обращения носителя, широкое распространение водородной энергетики может привести к повышению объема диссипации водорода из верхних слоев земной атмосферы в космическое пространство из-за повышенной летучести этого газа; и, как следствие, риску безвозвратного сокращения гидросферы планеты ^{[ источник не указан 672 дня ]} .

Литература

• Рифкин Дж. = . — М. : Секрет фирмы, 2006. — 416 с. — 3000 экз. — ISBN 5-98888-004-5 .
• Козлов С. И. Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы. — М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2009. — 520 с. - ISBN 5-89754-062-4 ;
• Кузык Б. Н., Яковец, Ю. В. Россия: стратегия перехода к водородной энергетике. - М.: Институт экономических стратегий, 2007. - 400 с. - ISBN 978-5-93618-110-8 ;

Ссылки

• от 4 августа 2009 на Wayback Machine
• от 17 апреля 2020 на Wayback Machine // Независимая газета , 13.04.2020
• от 18 апреля 2021 на Wayback Machine // hi-tech.mail.ru, 18 апр 2021
• от 29 апреля 2021 на Wayback Machine // РГ, 28.04.2021
• /вебархив/
• /вебархив/

Примечания

Для улучшения этой статьи желательно : Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей . После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.