Vetyenergia

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 14.4.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 45 muokkausta .

Vetyenergia on energian haara , joka perustuu vedyn käyttöön energian lataamiseen, kuljettamiseen, tuottamiseen ja kulutukseen. Vety valitaan yleisimmäksi alkuaineeksi maan pinnalla ja avaruudessa, vedyn palamislämpö on maksimi, ja palamistuotteena hapessa on vesi (joka myös viedään vetyenergian kiertoon). Vetyenergialla tarkoitetaan vaihtoehtoista energiaa .

Vedyn tuotannon globaali rakenne jakautuu kolmeen päälähteeseen: 18 % tulee hiilen käsittelystä , 4,3 % saadaan uusiutuvista energialähteistä (RES) saadusta "vihreästä" vedystä , pääasiassa veden elektrolyysistä . Lopuksi ylivoimainen määrä - ja tämä on 78 prosenttia - on maakaasun ja öljyn käsittelyä [1] .

Vedyn tuotanto

Vedyn tuotantoa fossiilisista raaka-aineista pidetään tällä hetkellä taloudellisesti kannattavimpana . Vähähiilisten teknologioiden avulla saadun vedyn hiilidioksidipäästöjen tasoa on mahdollista vähentää teollisuudessa , tähän voidaan käyttää hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiteknologioita sekä veden elektrolyysiä, ”ensisijaisesti energiaa käyttämällä. ydin-, vesi-, tuuli- ja aurinkovoimaloiden. energia."
Vedyn värisävy riippuu sen valmistustavasta ja hiilijalanjäljestä eli haitallisten päästöjen määrästä [2] :

"Vihreän" vedyn hinta on noin 10 dollaria kilolta (mikä on "täysin kannattamatonta", kansallisen energiaturvarahaston johtajan mukaan); "sininen" ja "keltainen" vety ovat useita kertoja halvempia kuin "vihreä" - alkaen 2 dollaria kilogrammalta.

Tällä hetkellä on olemassa monia menetelmiä vedyn teolliseen tuotantoon : on kehitetty tekniikoita vedyn tuottamiseksi jätteistä, etanolista, metallurgisesta kuonasta [3] , biomassasta [4] ja muista teknologioista.

Maakaasun/metaanin höyryreformointi

Maakaasun / metaanin höyryreformointi – Vuodesta 2015 lähtien noin 90-95 % kaikesta vedystä Yhdysvalloissa tuotetaan tällä menetelmällä [5] . Vesihöyry , jonka lämpötila on 700-1000 °C, sekoitetaan metaanin kanssa paineen alaisena katalyytin läsnä ollessa . Prosessin hinta on 2–5 dollaria kilolta vetyä.

Hiilen kaasutus

Vanhin tapa tuottaa vetyä. Kivihiiltä lämmitetään vesihöyryllä lämpötilassa 800-1300 °C ilman ilmaa . Ensimmäinen kaasugeneraattori rakennettiin Isossa-Britanniassa XIX-luvun 40 - luvulla. Prosessin hinta on 2–2,5 dollaria kilolta vetyä.

Atomienergian käyttö

Ydinenergian käyttö vedyn tuottamiseen on mahdollista eri prosesseissa[ selventää ] : kemikaali, vesielektrolyysi, korkean lämpötilan elektrolyysi. Prosessin hinta on 2,33 dollaria kilolta vetyä.

Veden elektrolyysi

Käänteinen reaktio tapahtuu polttokennossa . Prosessin hinta on 6–7 dollaria kilolta vetyä.

Vetyä biomassasta

Vetyä biomassasta saadaan termokemiallisilla tai biokemiallisilla menetelmillä. Termokemiallisessa menetelmässä biomassa lämmitetään ilman happea 500–800 °C:n lämpötilaan (puujätteen osalta), joka on paljon alhaisempi kuin hiilen kaasutusprosessin lämpötila. Prosessi vapauttaa H 2 , CO ja CH 4 .

Prosessin hinta on 5–7 dollaria kilolta vetyä.

Typen sitoutumisen biokemiallisessa prosessissa vetyä tuottavat erilaiset bakteerit , esimerkiksi Rodobacter speriods .

Tuotanto- ja toimitusinfrastruktuuri

Vedyn hinnan alentaminen on mahdollista vedyn toimitus- ja varastointiinfrastruktuurin rakentamisessa. Yhdysvalloissa on käytössä 750 kilometriä ja Euroopassa 1 500 kilometriä vetyputkistojärjestelmiä . Putket toimivat 10-20 baarin paineella , ja ne on valmistettu halkaisijaltaan 25-30 cm:n teräsputkista.

Vanhin vetyputki toimii Saksan Ruhrin alueella : 210 kilometriä putkilinjasta yhdistää 18 vedyn tuottajaa ja kuluttajaa; putki on toiminut yli 50 vuotta. Pisin, 400 kilometriä pitkä putkilinja on Ranskan ja Belgian välillä .

Pienillä muutoksilla vetyä voidaan kuljettaa olemassa olevien maakaasuputkien kautta (katso esimerkiksi Nord Stream ).

Vetyä käytetään tällä hetkellä pääasiassa teknologisissa prosesseissa bensiinin ja ammoniakin valmistuksessa .

Sovellukset

Pienet kiinteät sovellukset

Sähkö- ja lämpöenergian tuotanto polttokennoissa teholla 0,75 kW - 10 kW.

Kodin sähköasemat ovat teholtaan 0,75-1 kW, ne on suunniteltu tuottamaan sähköä 8 tuntia vuorokaudessa ja lämpöä ja lämmintä vettä 24 tuntia vuorokaudessa. Asennukset teholla 5 kW on tarkoitettu usealle mökille. Niitä käytetään usein vain sähköntuotantoon.

Pientalojen yhdistelmäasennuksien (sähkö + lämpö) suosio johtuu siitä, että niillä on korkea hyötysuhde, alhaiset CO 2 -päästöt ja ne voidaan helposti rakentaa olemassa olevaan infrastruktuuriin. Tällainen voimalaitos on kooltaan verrattavissa kotitalouksien kattilaan ja voi toimia maakaasulla .

Vuonna 2005 maailmanlaajuisesti asennettiin yli 900 uutta pientä kiinteää vetyvoimalaa (30 % enemmän kuin vuonna 2004 ). Vuonna 2006 maailmanlaajuisesti asennettiin noin 1 500 uutta pienvoimalaitosta. Vuoden 2006 lopussa maailmanlaajuisesti oli toiminnassa noin 5 000 pientä kiinteää vetyvoimalaa .

Tekniikka

Kaksi teknologiaa hallitsee: PEM (protoninvaihto) ja SOFC (kiinteä oksidi). Noin 75 % tehtaista vuonna 2005 valmistettiin PEM-teknologialla, noin 25 % - SOFC.

tulevaisuudennäkymiä

Vuonna 2006, kuten vuonna 2005, suurin osa pienistä sovelluksista asennettiin Japanissa . Japanilainen NEF (New Energy Foundation) ilmoitti aloittavansa monivuotisen demonstraatioprojektin pienten kiinteiden polttokennojen käyttöön. 6 400 polttokennon asennusta tuetaan . Vuonna 2005 1 kW:n kotitalouksien vetyaseman hinta Japanissa oli 10 miljoonaa jeniä (noin 87 000 dollaria), ja asennustyöt maksoivat vielä miljoona jeniä. Vuoden 2008 puoliväliin mennessä Japaniin oli asennettu noin 3 000 vetypolttokennovoimalaitosta, ja niiden kustannukset olivat pudonneet 2 miljoonaan puntaa (noin 19 000 dollaria) [6] .

Yritykset - tärkeimmät tuottajat:

Yhtiö Maa Tekniikka Asennusteho
Ballardin voimajärjestelmät Kanada PEMFC 1 kW.
Akumetriikka USA SOFC 2-10 kW
Keraamiset polttokennot Australia - Iso-Britannia SOFC 1 kW. Kokonaistehokkuus yli 80 %
Cosmo öljy Japani PEMFC 0,7 kW
Eurooppalaiset polttokennot Saksa PEMFC 1,5 kW
Polttokennoteknologiat USA SOFC 5 kW.
Hitachi Zosen Japani - 10 kW:sta satoihin kW:iin. Tehokkuus 86 %
Idatech USA - 3-15 kW. UPS teollisuus-, tietoliikenne- ja elektroniikkasovelluksiin.
Idemitsu Kosan Japani - 1-5 kW
Kyocera Japani SOFC 1 kW
Mitsubishi Heavy Industries Japani PEMFC 10 kW
Nippon Oil Corporation Japani Ebara Ballard -teknologiat 1-6-10 kW. Suunnitelmissa on myydä 100 000 kotitalousjärjestelmää vuosittain vuoteen 2013 mennessä
liitä virta USA] PEMFC 5 kW
Sanyo Electric Japani PEMFC 1 kW. Kokonaishyötysuhde 92 % lämmön ja sähkön tuotannossa
Shanghai Shen Li Kiina PEMFC 3-10 kW
Sharp Corporation Japani PEMFC 10 kW. Hybridijärjestelmät yhdistettynä aurinkokennoihin
Toyota Motor Corporation yhteistyössä Aishin Seikin kanssa Japani PEMFC, SOFC Vuonna 2006 aloitettiin useiden 1 kW:n yksiköiden testaus. Tehokkuus 90 %. SOFC-asennusten teho on 0,7 kW [7] .
Panasonic (Matsushita Electric Industrial Co) Japani PEMFC 0,5-1 kW. Suunnitelmissa on myydä 700 000 yksikköä vuodessa vuoteen 2020 mennessä. [kahdeksan]
InEnergy Venäjä SOFC, PEMFC 0,5-10 kW

jne.

Kiinteät sovellukset

Sähkö- ja lämpöenergian tuotanto polttokennoissa , joiden teho on yli 10 kW.

Vuoden 2006 loppuun mennessä maailmanlaajuisesti oli asennettu yli 800 kiinteää polttokennovoimalaa, joiden kapasiteetti on yli 10 kW. Niiden kokonaiskapasiteetti on noin 100 MW. Vuonna 2006 rakennettiin yli 50 yksikköä kokonaisteholtaan yli 18 MW.

Tekniikka

Vuonna 2005 sulatetut karbonaattipolttokennot (MCFC) olivat johtavat uudet asennukset. Fosfaattiteknologiat (PAFC) olivat uusien laitosten lukumäärässä toisella sijalla . Protoninvaihtotekniikoita (PMFC) on käytetty pääasiassa enintään 10 kW:n laitoksissa ja autoteollisuuden sovelluksissa.

Lämmitys

Lämmitysjärjestelmissä myös perinteinen vedyn poltto maakaasun sijaan on mahdollista . Joten brittiläisessä Leedsin kaupungissa energiayhtiö Northern Gas Networks suunnitteli vaihtavansa lämmityksen kokonaan maakaasusta, metaanista, vetyyn kaikkialla kaupungissa.

Hybridiasennukset: polttokenno/kaasuturbiini.

Tehokkuuden lisäämiseksi, energiakustannusten alentamiseksi ja lämpöenergian hyödyntämiseksi käytetään polttokennoja ja kaasuturbiineja yhdistäviä asennuksia .

FuelCell Energy (USA) on kehittänyt SOFC -polttokennon ja kaasuturbiinin hybridiversion . Tässä järjestelmässä polttokenno tuottaa 4/5 energiasta ja turbiini loput lämpöenergiasta. Tämän järjestelmän tehokkuus lähestyy 70 prosenttia. Testauksessa on 40 MW voimalaitos, joka koostuu 10 polttokennosta ja yhdestä 10 MW turbiinista.

Rahoitus

Vuonna 2005 hyväksyttiin Yhdysvaltain energialaki , joka sisältää 30 % investointiveron hyvityksiä 1000 dollariin asti asennettua kapasiteettia kohden. Ne myönnetään 1. tammikuuta 2006 1. tammikuuta 2008 välisenä aikana. Japanissa ja Etelä-Koreassa ei tueta erityisiä hankkeita, vaan polttokennojen tuottaman sähkön hinta 0,015-0,02 dollaria kWh :lta .

Yritykset ovat päätuottajia

Yhtiö Maa Tekniikka Kasvien voima
Ansaldo polttokennot Italia MCFC 500 kW - 5MW
Polttokennoenergia USA MCFC 250 kW - 1MW
GenCell USA MCFC 40-100 kW
Ishikawajima-Harima Heavy Industries Japani MCFC 300 kW - 1 MW
MTU CFC Solutions Saksa MCFC 200 kW - 3 MW
Fuji Electric Japani PAFC 100 kW - 1 MW
Korean kaasu Korea PAFC 40 kW
UTC-polttokennot USA PAFC , MCFC , PEMFC 200 kW, kuljetussovellukset
Ballardin voimajärjestelmät Kanada PEMFC 1-250 kW
General Motors USA PEMFC 75-300 kW
Hydrogeniikka Kanada PEMFC 7-65 kW
J Virta Japani SOFC kehittää kolminkertaisia ​​järjestelmiä: polttokennoja, kaasuturbiineja ja höyryturbiineja
Mitsubishin materiaalit Japani SOFC 10 kW
Mitsubishi Heavy Industries Japani SOFC , PEMFC 200 kW. Myös 700 MW:n SOFC - kolmitahtivoimala on kehitteillä
Rolls-Royce Group plc Iso-Britannia SOFC 80 kW
Siemens AG Power Generation Saksa SOFC 125 kW
Ztek USA SOFC 25 kW - 1 MW
Cumminsin sähköntuotanto USA SOFC 3 kW [9] .
InEnergy Venäjä SOFC, PEMFC 1-100 kW

Käytä liikenteessä

Sähköenergian tuotanto autoihin , vesiliikenteeseen jne. [10] Vetyinfrastruktuurin puute on yksi vetyliikenteen kehityksen suurimmista esteistä polttoaineen ja moottoreiden korkeiden kustannusten jälkeen.

Vetykäyttöinen ajoneuvoinfrastruktuuri

Vuoden 2008 loppuun mennessä maailmanlaajuisesti toimi 2 000 vetyn tankkausasemaa. Vuosina 2004-2005 rakennetuista huoltoasemista vain 8 % toimii nestemäisellä vedyllä ja loput kaasumaisella vedyllä .

Maa 1995-2006 Rakennettu uutena 2005 Rakennettu uutena 2006
Pohjois-Amerikka 46 % 65 % 59 %
Japani neljätoista % viisitoista % 7 %
Saksa 13 % 0 7 %
Muu Eurooppa neljätoista % viisitoista % 0
Muut maat 13 % 5 % 27 %

Pöytä. Vedyn tankkausasemat maailman alueittain

Suunniteltu rakentaminen

General Motors on ilmoittanut mahdollisista suunnitelmistaan ​​rakentaa 12 000 vetytankkausasemaa Yhdysvaltain kaupunkeihin ja suurten moottoriteiden varrelle. Yhtiö arvioi hankkeen kustannuksiksi 12 miljardia dollaria.

Ratkaisu ongelmaan voi olla vedyn käyttö polttomoottorin polttoaineena tai polttoaineen ja vedyn seokset, kuten HCNG . Tammikuussa 2006 Mazda aloitti Mazda RX-8 -kaksoispolttoaineen pyörivän moottorin myynnin, joka voi kuluttaa sekä bensiiniä että vetyä.

Heinäkuussa 2006 berliiniläinen kuljetusyhtiö BVG (Berliner Verkehrsbetriebe) ilmoitti ostavansa 250 polttomoottorilla varustettua MAN-bussia vuoteen 2009 mennessä , mikä muodostaa 20 % yhtiön ajoneuvokannasta.

Vuonna 2006 Ford Motor Company aloitti vetykäyttöisellä polttomoottorilla varustettujen linja-autojen valmistuksen.

Yritykset ovat päätoimijoita

Vedyn tuottajat:

Brittiläinen BP on keskeinen toimija vedyn demonstraatiohankkeissa ympäri maailmaa.

Kuljetussovellukset

Auton kuljetus

Vuonna 2006 otettiin käyttöön noin 100 uutta polttokennoautoa , linja-autoa, moottoripyörää jne .

Autoteollisuuden sovelluksia hallitsevat PEM - teknologiat. Vuonna 2005 valmistettiin vain yksi PAFC -polttokennolla varustettu auto - loput PEM-tekniikoilla.

Kehittäjät ovat pystyneet alentamaan autojen vetypolttokennojen kustannuksia 275 dollarista/kW vuonna 2002 110 dollariin/kW vuonna 2005. Yhdysvaltain energiaministeriö ( DoE ) aikoo laskea kustannukset 30 dollariin/kW vuoteen 2020 mennessä. Fordin ja Renaultin kaltaiset yritykset ovat kuitenkin ilmoittaneet, etteivät ne enää kehitä autojen polttokennoja. General Motors on leikannut rahoitusta tällä alueella. Pohjimmiltaan suurten yritysten työ tähtää nyt sähköajoneuvojen parantamiseen , mukaan lukien integroidut polttokennoilla varustetut ajoneuvot [12] .

Autovalmistajien suunnitelmia

Yhtiö Maa vuosi autojen määrä suunnitelmia
Daimler Saksa 2009 200 yksikköä vuoden 2010 alussa [13] Mercedes B-luokan tuotannon aloitus [14]
Ford USA 2015 - kaupallinen valmius
GM USA 2012 - kaupallinen valmius [15]
GM USA 2025 - massamarkkinat
Honda Japani 2008 - Honda FCX :n myynti alkaa Kaliforniassa
Honda Japani 2010 12 000 ( USA ) tuotannon aloitus
Honda Japani 2020 50 000 ( USA ) tuotantoon
Hyundai moottori Korea 2012 - myynnin alku [16]
Toyota Japani 2015 - myynnin alku [17]
fiat Italia 2020-2025 - täysi kaupallistaminen
SAIC Kiina 2010 1000 kaupallinen valmius
shanghai vw Kiina - Saksa 2010 - Lingyun tuotannon aloitus [18]

Maaliskuussa 2006 saksalainen HyWays Archival -kopio 2. huhtikuuta 2006 Wayback Machine -projektista julkaisi ennusteet vetykäyttöisten ajoneuvojen tunkeutumisesta Euroopan markkinoille.

Skenaario 2020 2030 2040 2050
korkea tunkeutuminen 3,3 % 23,7 % 54,4 % 74,5 %
Alhainen tunkeutuminen 0,7 % 7,6 % 22,6 % 40,0 %

Taulukko: ennuste vetykäyttöisten ajoneuvojen levinneisyydestä Euroopan markkinoilla prosentteina ajoneuvojen kokonaismäärästä.

Lentoliikenne

Boeing Corporation ennustaa polttokennojen korvaavan vähitellen lentoliikenteen apuvoimaloita . Ne pystyvät tuottamaan sähköä lentokoneen ollessa maassa, ja ne voivat olla keskeytymättömiä virtalähteitä ilmassa. Polttokennoja asennetaan asteittain uuden sukupolven Boeing 7E7 - koneisiin vuodesta 2008 alkaen .

Rautatieliikenne

Nämä sovellukset vaativat paljon tehoa, eikä voimalaitoksen koolla ole suurta merkitystä.

Railway Research Institute of Technology ( Japani ) suunnittelee ottavansa käyttöön vetypolttokennojunan vuoteen 2010 mennessä . Juna pystyy saavuttamaan 120 km/h nopeuden ja kulkemaan 300–400 km ilman tankkausta. Prototyyppiä testattiin helmikuussa 2005 .

Yhdysvalloissa vetypolttokennoveturi, jonka kapasiteetti on 2 tuhatta litraa . Kanssa. alkaa vuonna 2009 [19] .

Saksassa vuonna 2018 vetypolttokennoilla toimivan matkustajajunan toiminta Coradia iLint [10]

Hallituksen etenemissuunnitelman mukaisesti vetyenergian kehittämisestä Venäjällä vuoteen 2024 asti [20] , maahan on suunniteltu vetykäyttöisen rautatieliikenteen prototyyppiä . Itse sopimus vetypolttokennoilla käytettävien junien kehittämisestä ja käytöstä allekirjoitettiin syyskuun alussa 2019 Itäisessä talousfoorumissa Sahalinin , Venäjän rautateiden , Rosatomin ja Transmashholdingin (TMH) välillä . Venäjän energiaministeriön tulee vuoden 2021 puoliväliin asti valmistella konsolidoitu ehdotus vetyenergiateknologioiden testaamista ja integroitua käyttöönottoa koskevien klustereiden muodostamisesta. Sillä välin ministeriössä hallituskoneistoa varten muodostettava asiakirja liittyy suoraan Sahalinin "vety" -hankkeeseen ja todennäköisesti sitä käsitellään jo valmisteilla olevan Venäjän vetyenergian kehittämiskonseptiluonnoksen kanssa. lähettämistä varten.

Keskeinen argumentti maakaasun puolesta vedyn tuotannossa tähän mennessä on sen muuntamisen alhaiset kustannukset - 1,5–3 dollaria kilolta. Kalliimmalla vesielektrolyysitekniikalla kustannukset nousevat jyrkästi 2,5–3 kertaa. Juuri kysymys vetypolttoaineen kannattavuudesta perinteiseen verrattuna osoittautuu TMH:n tekniikkojen ratkaiseviksi. Tosiasia on, että nykyinen vetyjunan malli lisää sen elinkaaren kustannuksia yli 2 kertaa. Mutta maakaasun tuotantoon perustuvaa teknologiaa käytettäessä on täysin mahdollista saavuttaa vedyn kustannusten alentaminen kertoimella 3–4 [1] .

Vesiliikenne

Saksa valmistaa U-212- luokan sukellusveneitä , joissa on Siemens AG:n valmistamia polttokennoja. U-212-koneet ovat palveluksessa Saksan laivaston kanssa , tilauksia on saatu Kreikasta, Italiasta, Koreasta ja Israelista. Veden alla vene kulkee vedyllä eikä aiheuta melua.

Yhdysvalloissa SOFC - polttokennojen toimitukset sukellusveneisiin voivat alkaa vuonna 2006. FuelCell Energy kehittää 625 kW polttokennoja sotalaivoille .

Mitsubishi Heavy Industriesin valmistama japanilainen sukellusvene Urashima PEMFC -polttokennoilla testattiin elokuussa 2003.

Varastotrukit

Hieman alle puolet vuonna 2006 ajoneuvoihin asennetuista uusista polttokennoista asennettiin varastotrukkiin . Akkujen vaihtaminen polttokennoihin vähentää merkittävästi akkukauppojen pinta-alaa. Wal-Mart sai tammikuussa 2007 päätökseen toisen erän polttokennovarastotrukkien testiä.

Mobiilipolttokennot

Sähköenergian tuotanto mobiililaitteisiin: matkapuhelimet , kannettavat tietokoneet jne.

Vuonna 2006 (kuten vuonna 2005) valmistettiin maailmanlaajuisesti noin 3 000 mobiililaitetta.[ mitä? ] , vuonna 2008 maailmantuotanto nousi 9 000 kappaleeseen [21] . Yksi tärkeimmistä kuluttajista oli Yhdysvaltain armeija - armeija tarvitsee kevyitä, tilavia ja hiljaisia ​​virtalähteitä.

Armeijan kysynnän ansiosta Yhdysvallat on ottanut johtoaseman maailmassa kämmentietokoneiden kehitystyön määrässä. Japanin osuus uudesta kehityksestä vuonna 2005 oli vain 13 % . Aktiivisimmat olivat elektroniikkayritykset: Casio, Fujitsu Hitachi, Nec, Sanyo ja Toshiba.

Keväällä 2007 Medis Technologies aloitti vetypolttokennojen myynnin mobiililaitteisiin.

Tekniikka

Kannettavia ja elektronisia sovelluksia hallitsevat PEM- ja DMFC - polttokennot .

Historia

2008

Kiinteät sovellukset: Matsushita Electric Industrial Co Ltd (Panasonic) aloitti kesäkuussa 2008 vetypolttokennojen valmistuksen Japanissa. Yhtiö suunnittelee myyvänsä 200 000 vetypolttokennojärjestelmää vuoteen 2015 mennessä [22] . Syyskuussa korealainen yritys POSCO sai päätökseen vetypolttokennoihin perustuvien kiinteiden voimalaitosten tuotantolaitoksen rakentamisen; laitoksen kapasiteetti on 50 MW laitteita vuodessa [23] .

Mobiilisovellukset: Lokakuussa 2008 saksalaisen Smart Fuel Cell AG:n matkailuautojen DMFC-yksiköiden myynti saavutti 10 000 yksikköä. Asennuksien teho on alkaen 0,6 kW. 1,6 kW asti. Polttoaineena käytetään metanolia . Metanolipurkkeja myydään 800 liikkeessä Euroopassa [24] .

Kuljetus: Ensimmäinen lentokoe 20 kW vetypolttokennovoimalaitoksella lennon aikana. Airbus suoritti helmikuussa 2008 Airbus A320 :lla [25] .

Maaliskuussa 2008 Endeavour-sukkulan STS-123- matkan aikana UTC Powerin polttokennot ylittivät 100 000 käyttötunnin virstanpylvään avaruudessa [26] . Vetypolttokennot ovat tuottaneet energiaa avaruussukkuloissa vuodesta 1981 lähtien .

Boeing suoritti 3. huhtikuuta 2008 lentokokeita Dimona-kevyellä kaksipaikkaisella lentokoneella, jossa oli vetypolttokennovoimalaitos [27] .

Autot: Maaliskuussa 2008 Mercedes sai päätökseen B-sarjan talvitestin vetypolttokennovoimalaitoksella [28] .

Shanghai Volkswagen Automotive Company toimitti Pekingin olympialaisia ​​varten 20 autoa, joissa oli vetypolttokennovoimala [29] .

Elokuussa 2008 Yhdysvalloissa järjestettiin vetyautojen esittelyajo. BMW:n, Daimlerin, General Motorsin, Hondan, Nissanin, Toyotan, Hyundain ja Volkswagenin autot ajoivat 7 000 km 13 päivässä [30] .

Honda aloitti Honda FCX Clarityn leasing - vuokrauksen Yhdysvalloissa kesällä 2008 [31] ja Japanissa marraskuussa 2008 [32] .

Kehitysohjelmat

Menestys vetyteknologian kehittämisessä on osoittanut, että vedyn käyttö johtaa laadullisesti uusiin yksiköiden suorituskykyindikaattoreihin. Toteutettavuustutkimusten tulokset osoittavat, että vety, huolimatta sen toissijaisesta luonteesta energian kantajana [33] , on monissa tapauksissa taloudellisesti kannattavaa. Siksi tällä alalla tehtävä työ monissa, erityisesti teollisuusmaissa , kuuluu painopistealoihin, ja sitä tukevat yhä enemmän sekä valtion virastot että yksityinen pääoma [34] . Muutama osavaltio, joka on kiinnittänyt vakavaa huomiota vetyyn vuosia tai jopa vuosikymmeniä, on kärjessä - Japani, USA, Saksa, Iso-Britannia ja Etelä-Korea, joita Kiina on pikkuhiljaa kuromassa kiinni .

Tammikuussa 2017 Toyota Motor Corp.:n aloitteesta. ja Air Liquide , perustettiin International Hydrogen Council , johon kuuluu noin 30 yritystä, yritystä ja yritystä maailmanluokan autonvalmistajilta ja energiasektoreilta, kuten Audi, BMW, Daimler, Honda ja Hyundai, Shell ja Total . Neuvoston päätavoitteena on laatia arviointisuosituksia tieteellisten raporttien muodossa vedyn käyttömahdollisuuksien alalla.

EU

Euroopan komission hyväksymästä Green New Dealista , joka painottaa uusiutuvia energialähteitä ja hiilidioksidipäästöjä, ja tässä tapauksessa puhumme ensisijaisesti vedystä, tuli uuden eurooppalaisen energiatodellisuuden peruselementti . Lisäksi "Ilmastoneutraalin Euroopan vetystrategia" jakaa investointien määrän vuoteen 2050 mennessä seuraavien taloudellisten parametrien puitteissa: arviolta 180-470 miljardia euroa "vihreän" vedyn hyväksi, ja vain 3-18 miljardia euroa. investoinneilla fossiilisten polttoaineiden käsittelyyn polttoaine [35] .

Toistaiseksi vain kehittyvät täysivaltaiset vedyn vienti-tuontioperaatioiden globaalit markkinat ovat nousemassa nykyiseen energia-agendaan. Nyt on tuskin mahdollista luetella niitä ylikansallisia energiayhtiöitä, joiden rakenteessa ei olisi alueita, jotka liittyvät suoraan vetyenergian alan tutkimusohjelmiin ja soveltavaan kehitykseen. Lisäksi yksi kunnianhimoisimmista eurooppalaisista vetystrategioista - saksalainen  - vaikka sen toinen vaihe, joka osuu vuosille 2024-2030, toteutetaan onnistuneesti, saa maan aseman yhtenä suurimmista "vihreän" vedyn tuojista lännellä. markkinoida. Ja tämä huolimatta Berliinin ilmoittamista suunnitelmista ottaa käyttöön vuoteen 2030 mennessä voimalaitokset "vihreän" vedyn tuotantoa varten, joiden kokonaiskapasiteetti on jopa 5 GW ja vastaavan määrän lisäkäyttöönotto vuoteen 2040 mennessä [1] .

EU hyväksyi 8.7.2020 vetyenergian kehittämisstrategian vuoteen 2050 asti [36] Hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi ohjelmassa asetetaan etusijalle vedyn tuotanto vesielektrolyysillä käyttämällä uusiutuvista energialähteistä saatavaa sähköä - aurinko- ja tuulienergiaa. Ensimmäiset 5 vuotta, 2020–2024 Suunnitelmissa on ottaa käyttöön vedyntuotantoon tarkoitetut elektrolysaattorit, joiden kokonaiskapasiteetti on 6 GW tuottamaan 1 miljoonaa tonnia vetyä vuodessa. Vuoteen 2030 mennessä elektrolyysilaitteiden kapasiteetti nostetaan 40 GW:iin ja vedyn tuotanto 10 miljoonaan tonniin vuodessa. Samaan aikaan vuoteen 2050 mennessä uusiutuvista energialähteistä vedyn tuotannon kustannuksia suunnitellaan laskevan 1 dollariin kilolta.

Alueasiantuntijan Rinat Rezvanovin mukaan uusiutuvaan energiaan perustuvan vedyn tuotannon kannalta lupaavimpia ovat sellaiset EU -alueet kuin Skandinavian maat, Pohjanmeren ja Itämeren vedet sekä Etelä-Eurooppa . Euroopan pohjoisen avainerikoistuminen on vesivoimateknologiat vedyn (Skandinavian maat) tai tuulienergian (vesienergian RES -kompleksit ) tuotantoon. Euroopan etelässä (Välimeren maat) on runsaasti aurinkoenergiaa - tässä kannattaa kiinnittää huomiota Marokon ja Saksan kesäkuussa 2020 allekirjoittamaan sopimukseen ensimmäisen vihreän vetylaitoksen rakentamisesta Marokkoon . Vuodesta 2012 toimineen yhteisen energiakumppanuuden (PAREMA) puitteissa toteutettu hanke tähtää Power-to-X-teknologiaan perustuvien teollisten ratkaisujen kehittämiseen aurinkoenergian muuntamiseen [35] .

2021

Euroopan unioni ilmoitti 15. joulukuuta 2021 suunnitelmistaan ​​luopua maakaasusta ilmastonmuutoksen torjumiseksi ja korvata merkittävä osa fossiilisista polttoaineista puhtailla energialähteillä vuoteen 2050 mennessä [37] .

Suunnitelman pääajatuksena on maakaasun korvaaminen vedyllä. Vedyn tuotantotekniikoita on olemassa, mutta ne ovat erittäin kalliita. EU aikoo investoida infrastruktuuriin ja valtion tuella alentaa kustannuksia ja tehdä kannattavuudesta vetypolttokennojen ja uusiutuvista lähteistä peräisin olevan vedyn tuotannosta [37] .

Etelä-Korea

Etelä-Korean kauppa-, teollisuus- ja talousministeriö hyväksyi vuonna 2005 suunnitelman vetytalouden rakentamiseksi vuoteen 2040 mennessä. Tavoitteena on tuottaa 22 % kaikesta yksityisen sektorin kuluttamasta energiasta ja 23 % sähköstä polttokennoilla .

Vuodesta 2010 alkaen Etelä-Korean hallitus tukee ostajaa 80 % kiinteän vetypolttokennovoimalan kustannuksista. Vuosina 2013–2016 kustannuksista tuetaan 50 prosenttia ja vuosina 2017–2020 30 prosenttia [ 38] .

Yhdysvallat

USA tuottaa vuosittain[ milloin? ] noin 11 miljoonaa tonnia vetyä, mikä riittää noin 35-40 miljoonan auton vuosikulutukseen .

Yhdysvaltain senaatti hyväksyi 8. elokuuta 2005 vuoden 2005 energiapolitiikan lain. Laissa säädetään yli 3 miljardin dollarin jakamisesta erilaisiin vetyprojekteihin ja 1,25 miljardia dollaria uusien sähköä ja vetyä tuottavien ydinreaktoreiden rakentamiseen.

Yhdysvaltain energiaministeriö (DOE) hyväksyi tammikuussa 2006 vetyenergian kehittämissuunnitelman "Roadmap on Manufacturing R&D for the Hydrogen Economy" [2] Arkistoitu 14. elokuuta 2007 Wayback Machinessa [3] Arkistoitu 17. huhtikuuta 2007 Wayback Machinessa .
Suunnitelma tarjoaa:

Venäjä

Vuonna 1941 Leningradia suuren isänmaallisen sodan aikana puolustettu ilmapuolustusvoimien luutnanttiteknikko Boris Shelishch ehdotti ilmapuolustusvoimien padon ilmapallojen "käytettyä" vetyä polttoaineena GAZ - AA -ajoneuvojen moottoreille . Kuorma-autoja käytettiin ilmapuolustuspostin kuljetus- ja energiayksikkönä - GAZ-AA-moottorilla ohjattu auton vinssi mahdollisti ilmapallojen nostamisen ja laskemisen. Tämä ehdotus esiteltiin vuosina 1941-1944 piiritetyssä Leningradissa, 400 vetyilmapuolustusasemaa varustettiin. .

Vuonna 1979 NAMI :n työntekijöistä koostuva luova tiimi kehitti ja testasi prototyypin RAF -minibussista , joka toimii vedyllä ja bensiinillä.

1980-luvun lopulla - 90-luvun alussa testattiin Tu-154-lentokoneeseen asennettua nestemäisellä vedyllä toimivaa lentokoneen suihkumoottoria .

Vuonna 2003 perustettiin National Association of Hydrogen Energy (NP NAVE); Vuonna 2004 P. B. Shelishch, legendaarisen "vetyluutnantin" poika, valittiin yhdistyksen puheenjohtajaksi.

Vuonna 2003 Norilsk Nickel ja Venäjän tiedeakatemia allekirjoittivat sopimuksen vetyenergian tutkimuksesta ja kehittämisestä; Norilsk Nickel on investoinut 40 miljoonaa dollaria tutkimukseen. Vuonna 2006 Norilsk Nickel osti enemmistön amerikkalaisesta innovatiivisesta Plug Power -yhtiöstä , joka on yksi vetyenergian kehittämisen johtajista; yhtiö investoi 70 miljoonaa dollaria vetylaitosten kehittämiseen.Vuonna 2008 Norilsk Nickel lopetti hankkeen rahoituksen.

Huhtikuussa 2021 tuli tunnetuksi Venäjän vetyenergian kehittämiskonsepti vuoteen 2024 asti , jonka mukaan maa haluaa toimittaa maailmanmarkkinoille 7,9–33,4 miljoonaa tonnia ympäristöystävällisiä vetyä, joka saa tuloja vedyn viennistä 23,6–100,2 miljardia dollaria vuodessa, ja tavoitteena on ottaa 20 prosenttia näistä markkinoista vuoteen 2030 mennessä (vetyenergian kantajille ei kuitenkaan vielä ole markkinoita) [39] . "Vetyklusteri" on tarkoitus luoda Sahalinille .

Muut maat

Intiassa on perustettu Intian kansallinen vetyenergiakomitea . Vuonna 2005 komitea kehitti "Kansallisen vetyenergiasuunnitelman". Suunnitelmaan sisältyy 250 miljardin rupian (noin 5,6 miljardin dollarin) investointi vuoteen 2020 mennessä. Näistä 10 miljardia rupiaa osoitetaan tutkimus- ja demonstraatiohankkeisiin ja 240 miljardia vedyn tuotannon, kuljetuksen ja varastoinnin infrastruktuurin rakentamiseen. Suunnitelmassa asetettiin tavoitteeksi - vuoteen 2020 mennessä saada maan teille miljoona vetykäyttöistä ajoneuvoa. Vuoteen 2020 mennessä rakennetaan myös 1000 MW vetyvoimaloita [40] .

Islanti aikoo rakentaa vetytalouden vuoteen 2050 mennessä [41] .

Etelä-Afrikan hallitus hyväksyi vetystrategian vuonna 2008. Vuoteen 2020 mennessä Etelä-Afrikka suunnitteli ottavansa 25 prosenttia vetypolttokennojen katalyyttien maailmanmarkkinoista.

Japanin viranomaiset ovat budjetoineet vuoden 2022 talousarvioon vähintään 800 miljoonaa dollaria vetyekosysteemin kehittämiseen ympäristöystävällisenä sähkönlähteenä, josta lähes 290 miljoonaa dollaria käytetään vetypolttokennoilla toimivien ajoneuvojen hankintaan ja rakentamiseen. huoltoasemista. Japanilaiset odottavat saavansa vetyä australialaista alkuperää olevasta ruskohiilestä ensimmäisessä vaiheessa ja kuljettavansa sen sitten erikoistankkereilla meritse Japaniin. [42]

Kritiikki

Jos vetyenergian kuluttajat ja siirtovälineet eivät pysty tarjoamaan 100-prosenttista hyötysuhdetta tai suljettua kantoaaltokiertoa, vetyenergian laaja käyttö voi johtaa vedyn hajoamisen määrän kasvuun maan ilmakehän ylemmistä kerroksista avaruuteen. tämän kaasun lisääntyneen haihtuvuuden vuoksi; ja sen seurauksena planeetan hydrosfäärin peruuttamattoman pienenemisen riski .

Kirjallisuus

Linkit

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 Rinat Rezvanov. Uusi energiaagenda B-junille . Liikennelehti "RZD-Partner" . RZD-Partner Publishing House (19.4.2021). Haettu 28. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 28. huhtikuuta 2021.
  2. ↑ Vaihtoehto kaasulle ja hiilelle löydettiin Venäjältä Wayback Machinesta 16.5.2021 päivätty arkistokopio // Lenta.ru , 15.4.2021
  3. ↑ http://www.financialexpress.com/news/tata-steel-develops-hydrogen-production-tech-granted-pct/370776/0
  4. ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9358.html Arkistoitu 9. tammikuuta 2009 Wayback Machinessa  (alalinkki 13.5.2013 alkaen [3461 päivää] - historia )
  5. ↑ http://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-natural-gas-reforming Arkistoitu 23. elokuuta 2015 Wayback Machinessa "Nykyään 95 % Yhdysvalloissa tuotetusta vedystä valmistetaan maakaasun reformoimalla suurissa keskuslaitoksissa"
  6. ↑ Energialaskujen noustessa japanilainen tulevaisuuden testipolttoaine  (downlink)  (downlink alkaen 13-05-2013 [3461 päivää])
  7. ↑ Toyota, Aisin toimittaa 20 kotitalouksien SOFC-yhteistuotantojärjestelmää testiohjelmaan . Haettu 21. joulukuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 2. kesäkuuta 2012.
  8. ↑ Panasonic Fuel-Cell Initiative lämpenee Japanissa  (linkki alas)  (linkki poistunut 05-13-2013 [3461 päivää])
  9. ↑ Cummins sanoo, että polttokennojen mobiiliteho on saatavilla 2–3 vuodessa (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 26. elokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2011. 
  10. ↑ 1 2 Deutsche Welle 17.09.2018 Inza Wrede Vetyjuna – Euroopan teknologinen läpimurto varauksin Arkistoitu 25. elokuuta 2019 Wayback Machinessa // Deutsche Welle
  11. ↑ "Vydyn moottoritie" Montrealista Windsoriin // CBC, 2003
  12. ↑ Toim. V.A.Moshnikova ja E.I.Terukova. Vetyenergian perusteet - Pietari. : Pietarin sähköteknisen yliopiston "Leti" kustantamo, 2010. - 288 s. - ISBN 978-5-7629-1096-5 .
  13. ↑ Mercedes-Benz aloittaa B-luokan F-CELL vetypolttokennoajoneuvojen rajoitetun sarjan tuotannon myöhään tänä vuonna . Haettu 31. elokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 5. syyskuuta 2009.
  14. ↑ Daimler aloittaa polttokennoautojen piensarjatuotannon kesällä 2009 Arkistoitu 11. maaliskuuta 2009 Wayback Machinessa  (downlink alkaen 13.5.2013 [3461 päivää] - historia )
  15. ↑ GM toivoo tuovansa markkinoille vetypolttokennokäyttöisen ajoneuvon vuoteen 2012 mennessä (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 26. elokuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2011. 
  16. ↑ Hyundai suunnittelee polttokennoautoa vuodelle 2012 Arkistoitu 1. marraskuuta 2008 Wayback  Machinessa
  17. ↑ Toyota suunnittelee rajoitettua vetypolttokennoajoneuvojen kuluttajamyyntiä vuoteen 2015 mennessä . Haettu 15. tammikuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 19. tammikuuta 2009.
  18. ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9356.html  (downlink) Shanghai VW debytoi vetypolttokenno Lingyu Yhdysvalloissa
  19. ↑ BNSF tutkii polttokennoa Arkistoitu 11. maaliskuuta 2009 Wayback Machinessa  (downlink alkaen 13-05-2013 [3461 päivää] - historia ) Railway Gazette International
  20. ↑ Venäjän federaation hallitus hyväksyi toimintasuunnitelman vetyenergian kehittämiseksi | Energiaministeriö . minenergo.gov.ru _ Haettu 28. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 27. huhtikuuta 2021.
  21. ↑ Tänään julkaistaan ​​uusi Fuel Cell Today Portable Survey 2009 Arkistoitu 20. huhtikuuta 2009 Wayback Machinessa  (downlink alkaen 13.5.2013 [3461 päivää] - historia )
  22. ↑ http://uk.reuters.com/article/rbssConsumerGoodsAndRetailNews/idUKT30359820080701
  23. ↑ http://www.koreatimes.co.kr/www/news/nation/2008/09/123_30600.html . Käyttöpäivä: 16. joulukuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016.
  24. ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9250.html  (downlink)  (downlink alkaen 13-05-2013 [3461 päivää])
  25. ↑ " Airbus on onnistuneesti testannut polttokennojärjestelmää lennon aikana Arkistoitu 16. huhtikuuta 2008 Wayback Machinessa  (downlink alkaen 13-05-2013 [3461 päivää] - historia ) "  (downlink)
  26. ↑ UTC Power Fuel Cells saavuttaa virstanpylvään, yli 100 000 tuntia avaruudessa  (downlink)  (downlink alkaen 13-05-2013 [3461 päivää] - historia )
  27. ↑ Ensimmäinen miehitetty polttokennolentokone nousi ilmaan . Haettu 16. joulukuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 25. huhtikuuta 2009.
  28. ↑ http://www.greencarcongress.com/2008/03/winter-testing.html . Haettu 16. joulukuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 11. kesäkuuta 2008.
  29. ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage8978.html  (downlink)  (downlink alkaen 13-05-2013 [3461 päivää])
  30. ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9124.html Arkistoitu 2. joulukuuta 2008 Wayback Machinessa  (alalinkki 13.5.2013 alkaen [3461 päivää] - historia )
  31. ↑ Honda julkaisee uuden polttokennoauton Japanissa syksyllä Arkistoitu 29. syyskuuta 2008 Wayback Machinessa  (downlink 13.5.2013 alkaen [3461 päivää] - historia )
  32. ↑ Honda aloittaa FCX Clarity Fuel Cell Vehicle -ajoneuvon vuokrauksen Japanissa  (downlink)  (downlink 13-05-2013 [3461 päivää])
  33. ↑ Se tarkoittaa, että vetyä varten on tuotettava.
  34. ↑ Corr. RAS E.V. Ametistova. osa 1, toimittanut prof. A.D. Trukhnia // Modernin energian perusteet. 2 osassa. - Moskova: MPEI Publishing House , 2008. - ISBN 978 5 383 00162 2 .
  35. ↑ 1 2 Rinat Rezvanov. Venäjä maailman vetymarkkinoilla . Yritystalouslehti "Invest-Foresight" (30.3.2021). Haettu 28. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 27. huhtikuuta 2021.
  36. ↑ Bryssel, 8.7.2020 Vetystrategia ilmastoneutraaliin Eurooppaan Arkistoitu 15. heinäkuuta 2020 Wayback Machinessa // Komission tiedonanto Euroopan parlamentille, neuvostolle, Euroopan talous- ja sosiaalikomitealle ja alueiden komitealle
  37. ↑ 1 2 Eurooppa haluaa luopua maakaasusta. EU:n luonnossuunnitelma tulevaisuutta varten ilman Gazpromia Arkistoitu 16. joulukuuta 2021 Wayback Machinessa , BBC, 16.12.2021
  38. ↑ Etelä-Korea julkisti 80 prosentin tuen kotimaisille polttokennoille (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 8. syyskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2011. 
  39. ↑ Venäjä on löytänyt uuden tavan tehdä 100 miljardin dollarin arkistokopio 26. huhtikuuta 2021 Wayback Machinella [1] Arkistokopio 16. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa // Lenta.ru , 15. huhtikuuta 2021
  40. ↑ Uuden ja uusiutuvan energian ministeriö, virallinen verkkosivusto arkistoitu 26. marraskuuta 2010 Wayback Machinessa  (alaslinkki 13.5.2013 alkaen [3461 päivää] - historia )
  41. ↑ Hannesson Hjálmar W. "Ilmastonmuutos globaalina haasteena" Ulkoasiainministeriö . Käyttöpäivä: 19. joulukuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 1. heinäkuuta 2013.
  42. ↑ Japani odottaa tekevänsä vedystä kustannustehokkaan vaihtoehdon nesteytetylle metaanille vuoteen 2030 mennessä . Arkistoitu 29. huhtikuuta 2021 Wayback Machinessa // 3DNews , 26.12.2020