Водородная энергетика — развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к нетрадиционным видам энергетики.
Производство водорода[]
В настоящее время существует множество методов промышленного производства водорода. Все цены приведены для США, 2004 год.
Паровая конверсия природного газа / метана[]
В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре 700—1000 °C смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора. Себестоимость процесса $2-5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $2-2,50, включая доставку и хранение.
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. США предполагают построить электростанцию по проекту FutureGen, которая будет работать на продуктах газификации угля. Впервые о планах подобного строительства заявил еще в 2003 году министр энергетики США Спенсер Абрахам. Электричество будут вырабатывать топливные элементы, используя в качестве горючего водород, получающийся в процессе газификации угля.
В декабре 2007 года была определена площадка для строительства первой пилотной электростанции проекта FutureGen. В Иллинойсе будет построена электростанция мощностью 275 МВт. Общая стоимость проекта $1,2 млрд. На электростанции будет улавливаться и храниться до 90 % СО2.
Аналогичный проект под названием «GreenGen» создан в Китае. Строительство первой очереди электростанции мощностью 250 МВт начнётся в 2008 году. Общая мощность электростанции составит 650 МВт.
Себестоимость процесса $2-2,5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $1,50, включая доставку и хранение.
Используя атомную энергию[]
Использование атомной энергии для производства водорода возможно в различных процессах: химических, электролиз воды, высокотемпературный электролиз. Себестоимость процесса $2,33 за килограмм водорода. Ведутся работы по созданию атомных электростанций следующего поколения. Исследовательская лаборатория INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) (США) прогнозирует, что один энергоблок атомной электростанции следующего поколения будет производить ежедневно водород, эквивалентный 750 тыс. литров бензина.
Электролиз воды[]
2H2O+энергия = 2H2+O2. Обратная реакция происходит в топливном элементе. Себестоимость процесса $6-7 за килограмм водорода при использовании электричества из промышленной сети. В будущем возможно снижение до $4 за килограмм.
$7-11 за килограмм водорода при использовании электричества, получаемого от ветрогенераторов. В будущем возможно снижение до $3 за килограмм.
$10-30 за килограмм водорода при использовании солнечной энергии. В будущем возможно снижение до $3-4 за килограмм.
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 H2, CO и CH4.
Себестоимость процесса $5-7 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение до $1,0—3,0.
В биохимическом процессе водород вырабатывают различные бактерии, например, Rodobacter speriodes.
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 без аварий. Самый длинный трубопровод длиной 400 километров проложен между Францией и Бельгией.
После небольших изменений водород может передаваться по существующим газопроводам природного газа.
Водород в настоящее время, в основном, применяется в технологических процессах производства бензина и для производства аммиака. США ежегодно производят около 11 миллионов тонн водорода, что достаточно для годового потребления примерно 35—40 миллионов автомобилей.
Департамент Энергетики США (DoE) прогнозирует, что стоимость водорода сравняется со стоимостью бензина к 2015 году.
Водород под действием солнечного света[]
Открыта возможность получения водородного топлива с использованием только солнечного света, нанокристаллов и дешёвого никелевого катализатора. Новый искусственный фотосинтетический процесс способен генерировать топливо в течение нескольких недель без замедления.
Угольный порошок — дешевый способ производства водорода[]
Команда ученых под руководством Икуко Акимото (Ikuko Akimoto) нашла недорогой способ производства водорода из воды. Для этого не требуются дорогостоящие катализаторы, а нужен лишь порошок древесного угля. пока что водород на порядки дороже нефтяного топлива, и водородная энергетика остается делом неопределенного будущего.
Возможно, ученым наконец удалось решить эту проблему. Новая методика производства водорода в корне отличается от всех существующих. Для производства водорода она использует растворенный в воде порошок высококачественного древесного угля или других форм углерода. **Этот порошок облучается наносекундными лазерными импульсами, которые помогают расщепить молекулы воды и высвободить полезный водород.
Новая методика позволяет производить водород при комнатной температуре без дорогостоящих катализаторов и электродов.
Малые стационарные приложения[]
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 СО2, легко могут быть встроены в существующую инфраструктуру. Такая энергетическая установка занимает размер не больше домашнего бойлера, 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.
Топливо
Большая часть домашних станций разработана для применения природного газа, пропана, очень немногие могут работать со сжиженным нефтяным газом (LPG). Многие производители работают с керосином.
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 ее 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)[1].
Япония уже имеет опыт использования подобных программ. В 1994 году была принята программа развития солнечной энергетики. Японское правительство ежегодно вкладывало $115 млн в установку фотоэлектрических элементов на крышах домов. С тех пор установленные мощности солнечной энергетики выросли в 35 раз. Средняя стоимость фотоэлектрических элементов снизилась на 75 %.
Компании — основные производители:
| Компания | Страна | Технология | Мощность установки |
|---|---|---|---|
| Ballard Power Systems | Канада | PEMFC | 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[2]. |
| Panasonic (Matsushita Electric Industrial Co) | Япония | PEMFC | 0,5—1 кВт. Планирует продавать 700 тысяч установок в год к 2020 году.[3] |
и др.
Капсулированный водород[]
Капсулированный водород при 2 кбар в сверхпрочных микробаллонах ФИАН.
В ФИАН им. П. Н. Лебедева (Нейтронно физический отдел, merkuli@sci.lebedev.ru; 7(499) 135-85-93, 7(499) 132-61-21, Меркульев Юрий Александрович) разработана технология сверхпрочных микробаллонов и метод капсулирования в стекляных микросферах до 2 кбар, когда плотность газообразного водорода равна плотности жидкого водорода — 0,07 г\см³.
В отличие от криогенной формы хранения водорода доля водорода в системе хранения повышается до 25 % (вместо 10 %), энергосодержание микрокапсулир топлива на 15 % выше, чем у жидкого Н2, улучшается безопасность хранения иттранспортировки, исключаются потери Н2 при испарении (или энергии на сжижение испарившейся части).
Водородное топливо в таком виде может храниться в течение 10-20 лет, без существенной потери газа.
Разработка ФИАН превосходит по весовым показателям и длительности хранения аналогичные разработки США и Франции, только ФИАН владеет технологией изготовления микробаллонов из магнийалюмосиликатного стекла.
Микрокапсулированное топливо можно представить в хим формуле SiO210H2
Коллектив авторов — Босов Н. Г., Исаков А. И., Меркульев Ю.А,
Стационарные применения[]
Подводная лодка класса U212 (Германия) с силовой установкой на водородных топливных элементах.
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 Расплавные Карбонатные Топливные Элементы (MCFC). На втором месте по числу новых установок были Фосфорнокислые технологии (PAFC). Протонобменные технологии (PMFC) применялись, в основном, в установках мощностью до 10 кВт и в автомобильных приложениях.
Топливо
Хотя большая часть стационарных топливных элементов в настоящее время работает на природном газе, всё большее количество установок использует альтернативные виды топлива. В 2005 году усилился тренд применения сингаза и биогаза. В 2005 году биогаз вышел на второе место после природного газа. В 2005 году были построены электростанции (Япония, Германия), работающие на биогазе, получаемом из древесных отходов, пластика, муниципальных сточных вод. Водород и керосин и в будущем будут занимать значительную долю в нише малых стационарных установок мощностью более 10 кВт.
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 FuelCell 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. Билль предусматривает 30 % инвестиционные налоговые кредиты до уровня $1000 за кВт установленной мощности. Налоговые кредиты 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 за кВт·ч.
Компании — основные производители
| Компания | Страна | Технология | Мощность установок |
|---|---|---|---|
| Ansaldo Fuel Cells | Италия | MCFC | 500 кВт — 5МВт |
| FuelCell Energy | США | MCFC | 250 кВт — 1МВт |
| GenCell | США | MCFC | 40—100 кВт |
| Ishikawajima-Harima Heavy Industries | Япония | MCFC | 300 кВт — 1 МВт |
| MTU CFC Solutions | Германия | MCFC | 200 кВт — 3 МВт |
| Fuji Electric | Япония | PAFC | 100 кВт — 1 МВт |
| Korea Gas | Корея | PAFC | 40 кВт |
| UTC Fuel Cells | США | PAFC, MCFC, PEMFC | 200 кВт, транспортные приложения |
| Ballard Power Systems | Канада | PEMFC | 1—250 кВт |
| General Motors | США | PEMFC | 75—300 кВт |
| Hydrogenics | Канада | PEMFC | 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,PEMFC | 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[4]. |
В США и Японии планируется строительство крупных тепло-электростанций мощностью 40—700 МВт двойного и тройного цикла с общим КПД более 80 % и выбросами СО2 на 30 % меньше, чем на традиционных угольных электростанциях.
Транспортные приложения[]
Производство электрической энергии для автомобилей, водного транспорта, и т. д.
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.
| 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) — 900 км водородного коридора вдоль главных дорог между Монреалем и Виндзором.
- HyNor (Норвегия) — водородное шоссе между городами Осло и Stavanger (580 км) до 2008 года.
- 2H2 — водородное шоссе Иллинойса.
- 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 12000 водородных заправочных станций в городах США и вдоль главных автострад. Стоимость проекта компания оценивает в $12 млрд.
Отсутствие водородной инфраструктуры является одним из основных препятствий развития водородного транспорта.
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
Mercedes Benz Citaro на водородных топливных элементах в Лондоне
Производители водорода:
- Praxair
- Air Liquide
- BOC Group
- Iwatani International (производит 40 % водорода в Японии)
- Linde (Германия)
Ёмкости для хранения водорода:
- ECD Ovonics
- HERA Hydrogen Storage Systems
- Dynetek
- Millennium Cell
Оборудование для производства водорода:
- ChevronTexaco
- H2Gen
- Hydro
- Hydrogenics
- HyRadix
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. К концу 2007 году в мире будет эксплуатироваться около 900 транспортных средств.
В автомобильных приложениях преобладают PEM 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 (DoE) планирует снизить стоимость до $30 за кВт мощности к 2020 году.
Планы автопроизводителей
| Компания | Страна | год | количество автомобилей | планы |
|---|---|---|---|---|
| Daimler | Германия | 2009 | 200 шт в начале 2010 года[5] | начало производства Mercedes B-class[6] |
| Ford | США | 2015 | - | коммерческая готовность |
| GM | США | 2012 | - | коммерческая готовность[7] |
| 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[8] |
| Toyota | Япония | 2015 | - | начало продаж[9] |
| Fiat | Италия | 2020-2025 | - | полная коммерциализация |
| SAIC | Китай | 2010 | 1000 | коммерческая готовность |
| Shanghai VW | Китай — Германия | 2010 | - | начало производства Lingyu[10] |
В марте 2006 года германский HyWays 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 самолет 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[11].
Водный транспорт
В Германии производятся подводные лодки класса U-212 с топливными элементами производства Siemens AG. U-212 стоят на вооружении 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 PEMFC 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. Wal-Mart 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. д.
В 2006 году (как и в 2005) во всём мире было изготовлено около 3000 штук мобильных приложений. В 2008 году мировое производство выросло до 9000 штук[12]. 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 Medis Technologies начала продажи водородных топливных элементов для мобильных устройств.
Технологии
В портативных и электронных приложениях доминируют PEM и DMFC топливные элементы.
Водородная энергетика в России[]
 |
Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите её в соответствии с правилами написания статей.
|
В 1941 году техник-лейтенант войск противовоздушной обороны (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. Лебедка 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 условиях блокады и отсутствия бензина перевод автомобилей с бензина на водород позволил эффективно защитить город от прицельного бомбометания самолетами вражеской авиации.
В 1979 году под научным руководством Шатрова Е. В. творческим коллективом работников НАМИ в составе Кузнецова В. М. (руководитель группы НАМИ), Раменского А. Ю. (аспирант НАМИ), Козлова Ю. А. (механик) был разработан и испытан опытный образец микроавтобуса РАФ, работающий на водороде и бензине.
В 1982 году Совет Московского автомеханического института (МАМИ) рассмотрел диссертацию Раменского А. Ю. (научный руководитель Шатров Е. В.) на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Исследование рабочих процессов автомобильного двигателя на бензино-водородных топливных композициях».В России это по-видимому первая диссертация, в которой подробно изучались вопросы теории рабочих процессов ДВС, работающего на водороде [1].
В конце 1980х-начале 90х 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.
Глава «Норильского никеля» Михаил Прохоров заявил в феврале 2007 года, что компания вложила в разработку водородных установок $70 млн и уже есть «не просто лабораторные, а действующие образцы», на внедрение которых уйдёт несколько лет. Начало промышленной реализации «водородного проекта», по его словам, намечено на 2008 год.[13]
Итоги 2008 года[]
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[14].
В сентябре корейская компания POSCO завершила строительство завода по производству стационарных энергетических установок на водородных топливных элементах. Мощность завода 50 МВт. оборудования в год[15].
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[16].
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 [17].
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[18]. Водородные топливные элементы производят энергию на борту шаттлов с 1981 года.
3 апреля 2008 года компания Boeing провёла лётные испытания лёгкого двухместного самолёта Dimona с силовой установкой на водородных топливных элементах[19].
Автомобили[]
Компания Mercedes в марте 2008 года завершила зимние испытания автомобиля B-Class с силовой установкой на водородных топливных элементах[20].
Шанхайская компания Shanghai Volkswagen Automotive Company для Олимпийских игр в Пекине поставила 20 легковых автомобилей с силовой установкой на водородных топливных элементах[21].
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 [22].
Компания Honda начала продажи в лизинг автомобилей Honda FCX Clarity в США летом 2008 года[23]. В Японии — в ноябре 2008 года[24].
Производство водорода[]
В декабре германский институт Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) завершил строительство пилотной установки по производству водорода из воды в солнечных концентраторах. Мощность установки 100 кВт[25].
Разрабатывались технологии производства водорода из мусора, этанола, металлургического шлака[26], биомассы[27] и другие технологии.
Примеры государственных программ развития[]
Успехи в развитии ряда водородных технологий показали, что использование водорода приводит к качественно новым показателям работы систем и агрегатов, а результаты многочисленных технико-экономических исследований говорят о том, что водород, несмотря на свою вторичность в качестве энергоносителя[28], то есть стоит дороже, чем природное топливо, его применение во многих случаях экономически целесообразно уже сейчас. Поэтому работы в области водородной энергетики во многих, особенно в промышленно развитых странах, относятся к приоритетным направлениям развития науки и техники и находят всё большую поддержку со стороны как государственных структур, так и частного капитала[29].
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 %[30].
Индия[]
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[31].
США[]
Департамент Энергетики США (DOE) в январе 2006 года принял план развития водородной энергетики «Roadmap on Manufacturing R&D for the Hydrogen Economy» [2] [3].
Планом предусмотрено:
- К 2010 году — первичное рыночное проникновение водорода;
- К 2015 году — коммерческая доступность;
- К 2025 году — реализация водородной энергетики.
8 августа 2005 года Сенат США принял Energy Policy Act of 2005. Законом предусмотрено выделение более $3 млрд на различные водородные проекты. И $1,25 млрд на строительство новых атомных реакторов, производящих электроэнергию и водород.
Исландия[]
Исландия планирует построить водородную экономику к 2050 году[32].
Южно-Африканская Республика[]
Правительство Южно-Африканской Республики в 2008 году приняла водородную стратегию. К 2020 году ЮАР планирует занять 25 % мирового рынка катализаторов для водородных топливных элементов[33].
См. также[]
- Хронология водородных технологий
Ссылки[]
|
Водородная энергетика на Викискладе? |
|---|
- ↑ As energy bills soar, Japanese test fuel of future
- ↑ Toyota, Aisin to Provide 20 Residential SOFC Cogeneration Systems for Test Program
- ↑ Panasonic Fuel-Cell Initiative Heats Up In Japan
- ↑ Cummins says fuel cell mobile power available in 2 to 3 years
- ↑ Mercedes-Benz to Launch Limited Series Production of B Class F-CELL Hydrogen Fuel Cell Vehicle Late This Year
- ↑ Daimler starts small series production of fuel cell vehicles in summer 2009
- ↑ GM is hoping to release a hydrogen fuel cell-powered vehicle by 2012
- ↑ Hyundai plans fuel-cell car for 2012
- ↑ Toyota Plans Limited Consumer Sales of Hydrogen Fuel-Cell Vehicles by 2015
- ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9356.html Shanghai VW to debut hydrogen fuel-cell Lingyu in United States
- ↑ BNSF explores the fuel cell Railway Gazette International
- ↑ Today sees the release of the new Fuel Cell Today Portable Survey 2009
- ↑ Коммерсантъ, 19.02.2007, интервью с М.Прохоровым
- ↑ http://uk.reuters.com/article/rbssConsumerGoodsAndRetailNews/idUKT30359820080701
- ↑ http://www.koreatimes.co.kr/www/news/nation/2008/09/123_30600.html
- ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9250.html
- ↑ «Airbus has successfully tested a fuel cells system in flight»
- ↑ UTC Power Fuel Cells Achieve Milestone, Topping 100,000 Hours in Space
- ↑ Первый пилотируемый самолёт на топливных элементах поднялся в воздух
- ↑ http://www.greencarcongress.com/2008/03/winter-testing.html
- ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage8978.html
- ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9124.html
- ↑ Honda to Release New Fuel Cell Vehicle in Japan in Autumn
- ↑ Honda Begins Leasing FCX Clarity Fuel Cell Vehicle in Japan
- ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9397.html
- ↑ http://www.financialexpress.com/news/tata-steel-develops-hydrogen-production-tech-granted-pct/370776/0
- ↑ http://www.fuelcellsworks.com/Supppage9358.html
- ↑ Имеется в виду, что для водород нужно производить.
- ↑ Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова том 1 по редакцией проф.А.Д.Трухния // Основы современной энергетики. В 2-х томах. — Москва: Издательский дом МЭИ, 2008. — ISBN 978 5 383 00162 2
- ↑ South Korea unveils 80 per cent subsidy for domestic fuel cells
- ↑ Ministry of New and Renewable Energy, Official Website
- ↑ Hannesson Hjálmar W. «Climate change as a global challenge» Ministry for Foreign Affairs
- ↑ SA sets R400m aside for hydrogen-economy push
Ресурсы в Интернете[]
- Международный информационный научный портал Водород
- Национальная ассоциация водородной энергетики (НП НАВЭ)
- Научно-информационный портал о водороде
Шаблон:Энергетика Шаблон:Промышленность
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Водородная энергетика. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .