|
разложение воды – электролиз – с помощью электроэнергии, полу-
чаемой традиционными способами или на основе использования НВИЭ.
КПД промышленных и опытно-промышленных электролизеров состав-
ляет 70–80 %. Японские ученые разработали электролизер с твердопо-
лимерным электролитом и мембранными электродами, обеспечиваю-
щий КПД более 90 %. Водощелочные электролизеры производства ка-
надской корпорации Stuart Energy обладают большим ресурсом работы
и малым удельным энергопотреблением (менее 5 Вт·ч/нм
3
H
2
), что дела-
ет их конкурентоспособными с реакторами конверсии природного газа
для получения водорода. Широким фронтом ведутся исследования и
разработки по уменьшению основных недостатков существующих элек-
тролизеров: высокая цена вследствие их сложной конструкции и стои-
мости используемых материалов (платина, палладий, кадмий и др.) и
электроэнергии, используемой для электролиза. Стоимость водорода
можно уменьшить, если электролиз воды осуществлять с помощью
электричества, вырабатываемого электрогенераторами на НВИЭ в пе-
риоды врéменного избытка электроэнергии. Опытная эксплуатация та-
ких систем показывает их высокую эффективность.
Третьим способом получения водорода из воды является прямой
термолиз – разложение воды на водород и кислород при температуре
выше 2500 °С. Такая температура может быть получена с помощью
концентрации солнечных лучей, а примерно в два раза меньшая – в
атомном высокотемпературном гелиевом реакторе. Предотвращение ре-
комбинации водорода и кислорода является основной достаточно слож-
ной проблемой такой технологии.
Во всех схемах получения водорода и утилизации его в топлив-
ных элементах особое внимание должно быть уделено чистоте водорода
(чтобы предотвратить отравление катализаторов в ТЭ), а также надеж-
ности и безопасности работы соответствующей арматуры, хранилищ,
баков, трубопроводов, систем управления и регулирования, поскольку
он значительно опаснее ставшего уже привычным природного газа, ко-
торый продолжает оставаться причиной чрезвычайных происшествий.
241
Переход на водородную энергетику представляет собой слож-
нейшую комплексную проблему, и вполне естественно, что с момента
распространения концепции водородной энергетики на гражданские от-
расли экономики большое внимание уделяется международной коопе-
рации как в деле производства водорода, так и в разработке технологий
его использования.
В рамках ЕС исследования по созданию ТЭ начаты в 1988 г. За
прошедшие годы страны ЕС потратили несколько миллиардов евро,
большая часть которых представляет собой частные инвестиции. Про-
грамму «Водородные технологии и топливные элементы» называют
«стратегическим выбором Европы». В «дорожной карте» для перехода
стран ЕС к водородной экономике на ближайшее десятилетие заплани-
рованы следующие шаги:
перевод на водородное топливо к 2020 г. не менее 5 % транспорт-
ных средств (в основном легковых автомобилей и автобусов);
использование водорода в качестве энергетического топлива;
создание водородной инфраструктуры.
Для того чтобы реализовать планы и довести долю водорода в
энергетическом балансе до 2 % к 2015 г. и до 5 % – к 2020 г., общие ин-
вестиции должны составить 4–15 млрд евро.
США на разработку проблем водородной энергетики в ближайшие
10 лет планируют направить из федерального бюджета 5 млрд долл. и
50–60 млрд долл. инвестиций ожидается от частных компаний.
В Японии планируется почти пятикратное увеличение водородных
электростанций (на основе ТЭ) в течение ближайших 10 лет (от 2,2 ГВт
в 2010 г. до 10 ГВт в 2020 г.).
Некоторые специалисты прогнозируют, что к 2050 г. 70 % авто-
мобилей будут оснащены водородными двигателями. В большой энер-
гетике водород может занять лидирующее положение (38 % генерации
на основе ТЭ) только к концу нынешнего столетия.
У водородной энергетики есть и противники со своими, достаточ-
но вескими, аргументами. Так, американский журнал «Скептик» (весьма
символичное название) «развенчивает» водород как топливо из-за про-
блем как на стадии получения, так и на стадии использования.
Проблемы при получении:
при электролизе – низкий КПД;
при получении из газа в атмосферу попадают окислы азота, кото-
рые много опаснее СО
2
;
водородное топливо в 4–5 раз дороже бензина.
Проблемы при использовании:
очень высокая цена топливных элементов;
242
при атмосферном давлении 300 л водорода содержит энергии
столько же, сколько 1 л бензина, при сжатии или сжижении при-
ходится затрачивать 15–40 % энергии, содержащейся в водороде;
для транспортировки водорода необходимы специальные трубо-
проводы, т. к. обычные становятся хрупкими.
Do'stlaringiz bilan baham: |
