Водородная энергетика доклад кратко

Обновлено: 18.05.2024

Водород - самый лёгкий и самый распространённый химический элемент в изученной нами Вселенной. Существуют три природных изотопа водорода, два из которых стабильны, и один радиоактивен:

Другие 4 известных изотопа водорода были синтезированы искусственно, и имеют очень малый срок жизни, в силу общей нестабильности элементов.

Если во Вселенной распространённость водорода огромна (составляет примерно 75% всей барионной массы материи, и 92% всего вещества), то на Земле в чистом виде водорода практически нет. Дело в том, что водород активно формирует ковалентные связи, поэтому на Земле он встречается в связанном с другими атомами состоянии.

Выходит, что при использовании водорода не образуются парниковые газы, прочие загрязнения и даже не нарушается круговорот воды в природе!

Что такое водородная энергетика?

Хотя впервые водород в качестве топлива для ДВС был применён в 1806 году . В СССР во время Великой Отечественной Войны, при блокаде Ленинграда, водород использовался на транспорте как альтернатива дефицитному бензину.

Направление водородной энергетики изучает полный жизненный цикл водородной отрасли, которая включает в себя: получение, хранение, транспортировку, полезное использование водорода, а также все сопутствующие проблемы каждого этапа в отдельности.

Однако, раньше 70-х годов особо никто не задумывался над водородной энергетикой. Тут можно проследить связь появления серьёзных работ по научным изысканиям применения водорода в энергетике и транспорте с мерами, принятыми в США и Европе (в середине 70-х ) по экономии энергетических ресурсов и созданию первых стратегических нефтехранилищ. В это же время получили научный резонанс работы по изменению климата в связи с глобальным отеплением.

Фактически, бурное развитие исследований и разработок, проводимых в мире в области водородной энергетики и технологии, пришлось на период с 1974 по 1983 годы и являлось прямым следствием энергетического кризиса, охватившего в то время большое число промышленно-развитых стран.

Важной вехой в развитии водородной энергетики и технологии явились результаты экономических исследований, проведённых в конце 1980-х годов в американском НИИ чистой энергии при университете Майями. В них было проведено детальное обоснование подсчёта экономического ущерба от загрязнения атмосферы промышленными и транспортными выбросами, и предложена методика введения соответствующих поправок в экономические расчёты. С учётом данных поправок, экологическая чистота водорода сделала его использование потенциально рентабельным в целом ряде производств.

В целом, период с середины 1970-х до конца 1990-х годов характеризовался углублёнными исследованиями и разработками, заложившими научно-технические основы современных водородных технологий.

Встал вопрос о решении проблем климата, загрязнения окружающей среды, улучшение глобальной экологической обстановки. Наиболее перспективной стала идея водородной энергетики с переводом всего мира на водородную экономику. Эту проблему развивали и обсуждали на самом высоком уровне, например, в 2002 году Владимир Путин обсуждал развитие водородной энергетики с Джорджем Бушем.

Развитие водородной энергетики является одним из способов снижения антропогенных факторов на окружающую среду.

Да, именно так: водородная энергетика – это дорогая альтернатива традиционной энергетике, но более экологически чистая. Однако, этот факт почему-то упускается из виду даже адептами водородной энергетики.

Говорить, что водородная энергетика заменит все другие виды энергии, и что это наше энергетическое будущее – несколько опрометчиво. Правильнее будет сказать: водородная энергетика – это наше экологически чистое будущее.

Начало

В начале возникновения автомобильной промышленности было две ветви развития технологии:

В наше время не вызывает сомнений факт, что дальнейшее развитие современной энергетики и транспорта чревато для человечества крупномасштабным экологическим кризисом. Запасы ископаемого топлива стремительно сокращаются. Прекрасно понимая это, ученые и практики многих стран все громче говорят о необходимости ускоренного поиска альтернативных нетрадиционных источников энергии. И один из них - водород, запасы которого в водах Мирового океана неисчерпаемы.

Содержание работы

Введение 3
1 Производство водорода 4
2 Основные преимущества и проблемы водородной энергетики 5
3 Перспективы развития водородной энергетики в Республике Беларусь 6
Заключение 8
Библиографический список 9

Содержимое работы - 1 файл

Реферат в обмен.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Водородная энергетика

1 Производство водорода 4

2 Основные преимущества и проблемы водородной энергетики 5

3 Перспективы развития водородной энергетики в Республике Беларусь 6

Библиографический список 9

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.

1 Производство водорода

Промышленное производство водорода — неотъемлемая часть водородной энергетики, первое звено в жизненном цикле употребления водорода. Водород практически не встречается в природе в чистой форме и должен извлекаться из других соединений с помощью различных химических методов. Разнообразие способов получения водорода является одним из главных преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость от отдельных видов сырья.

К ним относятся:

паровая конверсия метана и природного газа ;
газификация угля;
электролиз воды;
пиролиз;
частичное окисление;
биотехнологии;
глубинный газ планеты.

Производство водорода может быть сосредоточено на централизованных крупных предприятиях, что понижает себестоимость производства, но требует дополнительных расходов на доставку водорода к водородным автозаправочным станциям. Другим вариантом является маломасштабное производство непосредственно на специально оборудованных водородных автозаправочных станциях.

2 Основные преимущества и проблемы водородной энергетики

В пользу развития водородной энергетики выдвигаются следующие аргументы:

наличие обширной и диверсифицированной ресурсной базы первичных энергоресурсов для производства водородного топлива, включая практически все ископаемые топлива, а также ядерную энергию, биомассу, солнечную и ветровую энергию;
высокий потенциал повышения энергетической безопасности за счет снижения зависимости от внешних поставок энергоресурсов;
универсальность применения во всех секторах экономики, в централизованной и децентрализованной электроэнергетике, коммунальной теплоэнергетике, в транспортном секторе в качестве моторного топлива;
экологическая чистота, в первую очередь относительно места конечного потребления, поскольку продуктом сгорания является водяной пар;
высокая эффективность преобразования в электрическую энергию на базе топливных элементов;
высокая технологичность потребления, поскольку водород может транспортироваться и распределяться через сетевую систему, аккумулироваться, храниться и доставляться потребителю в нужный момент и требуемое место.

Однако при всех очевидных выгодах водородной энергетики ее становление связывается с преодолением ряда существенных барьеров технологического, экономического и институционального характера, среди которых выделяются следующие:

водородное топливо сегодня в три-четыре раза дороже, чем бензин;
системы хранения водорода недостаточно компактны и требуют ощутимого пространства для размещения на борту транспортного средства;
топливные элементы почти в десять раз дороже двигателей внутреннего сгорания, имея при этом небольшой технический ресурс эксплуатации;
большие риски инвестирования в создание необходимой водородной инфраструктуры при существующем уровне технологического развития элементов водородного цикла и неопределённости спроса на водородное топливо.
Отсутствие необходимых требований, норм и стандартов обеспечения безопасности водородного цикла.

В заключение следует отметить, что проблемы водородной энергетики могут успешно решаться при условии полного использования всех видов энергии, вырабатываемых при работе основных компонентов энергосистемы (накопители, электрохимические генераторы, система синтеза водорода и утилизации потерь).

3 Перспективы развития водородной энергетики в РБ

Первые исследования по получению водорода и кислорода из воды на основе использования энергии ядерных реакторов в тогда еще советской Белоруссии были организованы академиком АН БССР А.К.Красиным в 1971-1972 гг. в лаборатории водородной энергетики ИЯЭ АН БССР. В 1977 г. эта лаборатория вошла в состав Института тепло - и массообмена им. А.В.Лыкова. Тогда совместно с учеными Белорусского технологического института им. С.М.Кирова (ныне БГТУ) были разработаны и осуществлены в лабораторном масштабе термоэлектрохимические циклы реакций, позволяющие получать водород и кислород из воды с существенно меньшей затратой энергоресурсов, чем при прямом электролизе воды.

В институте создан ряд демонстрационных установок, реализующих новые высокоэффективные технологии получения и использования водорода из метана, природных газов с помощью плазменно-мембранной технологии. Благодаря этому появилась возможность продемонстрировать использование местных и возобновляемых энергоресурсов (щепы, быстрорастущей древесины) для автономных энергоисточников. Кроме того, разрабатываются отечественные конструкции топливных элементов для прямого преобразования химической энергии в электрическую, создаются системы связанного хранения водорода в металлогидридных аккумуляторах.

Для научно-исследовательских целей в лаборатории водородной энергетики также установлено оборудование, позволяющее работать в наномасштабах, проводить исследования на спектральном уровне.

По мнению заведующего лабораторией и отделением водородной энергетики ИТМО Сергея ФИЛАТОВА, развитие этого направления сейчас наиболее актуально для Беларуси, особенно в связи с продолжающимся ростом цен на традиционный для нашей экономики энергоноситель - природный газ. В ближайшей перспективе актуально создание водородоаккумулирующих энергоустановок, систем генерации синтез-газа (с содержанием водорода от 30 до 80%) из местных и возобновляемых энергоносителей и биомассы.

Использование водорода на том же Мозырском НПЗ обеспечивает наиболее высокую среди аналогичных предприятий в странах бывшего СССР степень переработки нефти.

Неплохие перспективы и у создания отечественного производства эндогазовых установок (с содержанием водорода до 40%) для предприятий Минпрома, использующих метод частичного окисления метана для обеспечения специальных технологических процессов.

Производство отечественных щелочных и высокотемпературных электролизеров, которые разрабатываются в рамках Госпрограммы, относится к числу быстро окупаемых технологий. Их создание позволило бы обеспечить внутрибелорусские потребности (6-10 установок электролиза в год для ТЭЦ и предприятий пищепрома) и предлагать отечественные разработки на международном рынке.

Однако до сих пор в Беларуси не существует специального предприятия, ориентированного на выпуск оборудования для реализации водородных технологий. Приходится закупать системы и установки для производства, хранения и использования этого газа за границей. Хотя возможности и стремление создавать собственную продукцию - и тем самым поддерживать белорусскую промышленность - у наших ученых есть. И они, имея в виду перспективность водородных технологий и потенциальную возможность сокращения за счет их использования потребления газа, считают целесообразной организацию в стране нового импортозамещающего производства с экспортным потенциалом.

Водородная энергетика в силу своих потенциальных достоинств претендует на право существенного изменения картины будущего мирового энергопотребления, поскольку она может заметно расширить ресурсную базу энергетики, повысить энергетическую безопасность благодаря снижению зависимости от импортируемой энергии, а также способствовать снижению загрязнения окружающей среды. В целом речь идёт о переходе к водородоориентированной экономике, предполагающей реализацию всех выгод от внедрения водородной энергетики, основанной на широкой и диверсифицированной базе ископаемых топлив, ядерной энергии и энергии возобновляемых источников, в сочетании с повсеместным использованием водорода практически во всех секторах экономики.

Это предполагает создание соответствующей инфраструктуры и подкрепление адекватными институциональными отношениями. Наиболее тщательный анализ нужен для обоснования достижимых уровней энергетической эффективности различных звеньев и вариантов водородного цикла с учётом всех накладываемых фундаментальных ограничений на их осуществление. Помимо энергетической неэффективности существенным препятствием для становления водородной энергетики является высокая стоимость производства и поставки водорода потребителю, которая в настоящее время в три-четыре раза превышает стоимость соответствующего бензинового эквивалента.

ГОСТ

Составные части водородной энергетики

Водород – самый распространенный элемент на Земле. На его применении в качестве топлива базируется водородная энергетика – нетрадиционный способ получения энергии, который пока не так широко применяется на практике как альтернатива традиционным способам, или по сравнению с некоторыми другими нетрадиционными источниками энергии.

Составной частью водородной энергетики является процесс получения водорода из воды и другого сырья природного характера, а также хранение водорода в газообразном и сжиженном состояниях (или же в виде искусственно полученных химических соединений). Важным компонентом выступает транспортировка водорода к потребителю, осуществляемая с небольшими потерями. Водородная энергетика пока не получила широкого применения, поскольку не отработана четкая методика технологических процессов получения, хранения и транспортировки водорода, хотя разнообразные разработки и лабораторные исследования находятся в перспективной стадии.

К преимуществам выбора водорода относится, прежде всего, его экологическая безопасность, так как продукт его сгорания вода, а также такие качества как исключительно высокая энтальпия (термодинамический потенциал 143,06 МДж/кг), высокая теплопроводность и низкая вязкость, что играет положительную роль при транспортировании по трубопроводам.

Способы получения водорода

Выделяют три способа получения водорода традиционными методами: химический, электролиз, термохимический. При каждом способе необходимо затрачивать природные ископаемые, поэтому все три способа экономически и экологически нецелесообразны, поскольку природные ресурсы истощимы (в настоящее время стремительно).

Водородная энергетика: недостатки и преимущества

Главны проблем водородной энергетики две:

Это трата других энергоносителей (нефть, электричество, газ) для получения вещества и высокая угроза образования взрывов.
Кроме того, нет четко прописанного и экономически выгодного механизма получения водородной энергии, хотя специалистами активно разрабатываются варианты добычи водородного топлива. Но пока есть трудности в его добыче.

Готовые работы на аналогичную тему

Стремясь найти возможности устранить недостатки, все большее внимание обращается на получение водорода из воды. В этом плане источник получения водородной энергетики неисчерпаем, учитывая водный потенциал (миллионы тонн воды в мировом океане).

Транспортировка по трубам без проблем, так как у водорода низкий показатель вязкости. Водород хранится в сжиженном, газообразном состоянии. У водорода продолжительный срок хранения, он достаточно легок.
Современные технологии водородной энергетики дают возможность иметь качественный топливный материал с высоким коэффициентом теплоотдачи. Этот энергоноситель имеет практическую сферу применения: в промышленном хозяйстве, в ЖКХ (для отопления жилых зданий).
Водородная энергетика безопасна для окружающей среды, не обладает токсичными свойствами, негативно влияющими на человека и животный мир природы.

Водород может быть применим в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (у него большая эффективность по сравнению с бензином или дизельным топливом), при нагреве он не выделяет диоксид углерода, то есть в меньшей степени негативно влияет на атмосферу. Сегодня многие промышленные компании работают над созданием дешевых водородных топливных элементов, но пока это только перспектива.

Перспективы водородной энергетики

Водородная энергетика имеет, по сути, равное количество плюсов и минусов. Одни ученые специалисты видят перспективный путь ее развития, указывая на то, что проблемы и недостатки могут быть сглажены или даже преодолены. На этом пути выделяют две насущные задачи: изобрести новейшее оборудование для добычи водорода и удешевить процесс получения энергоносителя, снизив затраты газа. Но идеи должны быть превращены в реальность.

Отметим и мнение ученых-пессимистов, считающих, что водородная энергетика не имеет перспективы, прежде всего, из-за возможной техногенной катастрофы всеобъемлющего масштаба.

Однако их мнение не имеет четкой аргументации и остается на уровне гипотез.

Водород – элемент, который считается наиболее распространённым на нашей планете. Именно на основе водорода и существует водородная энергетика. На данный момент единого способа добычи нет. Учёные разделились на две половины. Одна половина считает, что использование водородной энергетики существенно упростит жизнь человечеству. Вторая часть утверждает, что водородная энергетика приведёт к серьёзной опасности.

Общая информация

Современные технологии позволяют использовать водород в качестве топлива. Такое топливо хватает на дольшее время. Водитель, использующий водородное топливо, может проехать на машине в два раза больше, чем при использовании топлива на другой основе. Но сейчас водородное топливо практически не используется. Только несколько изготовителей машин склоняются к выбору такого вида топлива.

Водород добывается тремя способами:

Химический.
Электролиз.
Термохимический.

Каждый из способов, так или иначе, захватывает природные ресурсы. Поэтому этот способ считают экономически невыгодным. Использование природных ресурсов в качестве топлива встречает достаточное количество отрицательных отзывов среди защитников природы. Хоть способ и считается экологически чистым, но многие считают, что использовать природные ресурсы попросту нельзя.

Использование природных ресурсов при получении водорода, связано с тем, что в чистом виде водорода в природе сейчас нельзя встретить. А все современные способы добычи либо затрагивают природные ресурсы, либо большое количество финансов.

Плюсы

Преимущества водородной энергетики:

Является экологически чистым продуктом. Применение водорода в качестве топлива не наносит вред окружающей среде. Учёные выявили, что при использовании природного водорода в окружающую среду не выделяется никаких вредных веществ, что нельзя сказать про топливо на другой основе. Именно поэтому водородное топливо становится ведущей идеей учёных. Но, увы, пока не получается распространить использование водородной энергетики по всему миру.
Автомобили на водородном топливе проезжают в 2-3 раза больше километров, чем автомобили на другом топливе. Подобное связано с тем, что водородное топливо меньше расходуется, но позволяет извлекать из себя такое же количество энергии.
Перевозка водорода осуществляется без проблем. Водород хранится в газообразном состоянии, поэтому его легко перевозить по трубам или большим ёмкостям.
Больший срок хранения. Условия хранения также проще, чем у другого топлива.
Разнообразное применение. Водородная энергетика может быть применена в автомобильной сфере, промышленности, жилищном хозяйстве, инженерном деле.

Большое количество преимуществ водородной энергетики побуждают учёных задумываться над целесообразным применением природного элемента. На данный момент изучаются и разрабатываются более дешёвые способы получения водорода. Но пока всё находится на стадии изучения и разработки. Нельзя за стопроцентной уверенностью сказать, когда именно водородная энергетика будет использоваться повсеместно.

Минусы

Несмотря на плюсы, существуют также недостатки, которые оттягивают использование природного материала назад:

Сейчас учёные обращают всё большее внимание на добычу из воды. Воды на планете огромное количество – мировой океан занимает огромную часть планеты. А значит, получение водорода из этого элемента будет наиболее выгодным. Не нанесёт вред убывающим природным ресурсам и окружающей среде.

Но получение водород из воды находится только на стадии обсуждения и согласования. На данный момент не разработано однозначного способа добычи важного природного элемента их воды.

Выводы

Преимущества примерно равны недостаткам, поэтому перспектива использования водородной энергетики в будущем неоднозначна. Никто не может заявить со 100-процентной уверенностью, что будет в дальнейшем. Учёные разделились на два лагеря.

Первые утверждают, что в ближайшем будущем энергетика на природном материале станет популярной и найдёт своих клиентов. Сейчас найден дешёвый аналог добычи водорода – из воды. Осталось лишь создать устройства, с помощью которого будет осуществляться получение. Этот вопрос легко решаем, и инженеры уже ищут, чем ответить на такую задачу.

Второй лагерь учёных говорит, что использовать водород как элемент для энергетики нельзя. При его распространении мир будет на грани катастрофы. Водород – взрывоопасный элемент. Никто не знает, что можно ожидать от него в следующий момент. Как поведёт себя сам элемент при такой добыче.

Чёткого мнения нет ни в первом случае, ни во втором. Все разговоры учёных строятся лишь на догадках и гипотезах, которые пока не нашли своего практического подтверждения.

Водород — идеальный источник энергии и экологически приемлемое топливо. Теплота его сгорания (1,17 ГДж/кг) почти в три раза выше, чем у нефти, и в четыре раза больше, чем у каменного угля или природного газа. В 2018 году потребление водорода в мире составило около 74 млн тонн. Он использовался преимущественно в нефтепереработке, химической промышленности и металлургии. К 2030 году можно ожидать рост его годового спроса до 100-114 млн тонн водорода (+35-55% к показателю 2018 года) при себестоимости производства около 2 долл./кг. Эксперты совета по водородным технологиям (Hydrogen Council) в своем недавнем докладе утверждали, что к 2050 году на водород придется 18% всех энергетических потребностей мира. По другим прогнозам, к этому времени мировое потребление водорода вырастет до 370 млн тонн в год (к 2100 году — до 800 млн тонн).

Климатическое оружие природы

Температура горения водорода в кислородной среде может превышать 2800 градусов (на тысячу градусов выше, чем температура горения метана). Такая температура характерна для авиационных и ракетных двигателей. Она потребует использование в конструкциях водородных топок жаропрочных металлов.

В процессе горения водорода неизбежно происходит образование определенного количества токсичных оксидов азота (механизм Якова Зельдовича). Необходимо будет разработать и применять технологии экологически приемлемого сжигания водорода, исключающие возможность выпадения кислотных дождей и опасных последствий для здоровья человека.

Российские ученые пробурили самую высокогорную скважину в Европе

По мнению ученых из Массачусетского технологического института (США), производство водорода с помощью энергии от солнечных панелей может стать рентабельным в течение ближайших десяти лет. Производство водорода в среднем будет стоить $2,5 за килограмм — в четыре раза меньше современной цены в 10,6 $ (PV Magazine).

Российские ученые предложили альтернативу таблице Менделеева

Стратегические перспективы использования водорода для развитых стран в значительной мере связаны именно с внедрением технологий низкоуглеродной водородной энергетики, позволяющей сократить выбросы парниковых газов. Наиболее перспективными отраслями для использования водорода как средства декарбонизации, наряду с применением в промышленности и энергетике, являются транспорт, металлургия и коммунальное хозяйство. Парк автомобилей на водородном топливе к концу 2019 года превысил 25 тыс. машин, причем свыше 12 тыс. было продано за последний год. Лидерами в расширении этого парка являются США, Китай, Япония и Республика Корея.

В Японии компания Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) несколько лет назад успешно испытала газовую турбину большой мощности на одной из своих электростанций, подавая в камеру сгорания природный газ с добавкой 30% водорода. Температура газов на выходе была около 1600 градусов. Прежнее традиционное оборудование такую нагрузку выдержало. В рекомендациях компании зафиксировано, что использование топливной смеси из 80% природного газа и 20% водорода является экономически и экологически приемлемым.

В 2018 году японские компании Kawasaki Heavy Industries и Obayashi провели краткосрочные испытания турбины при подаче в камеру сгорания 100% водорода. В итоге принадлежащая консорциуму компаний ТЭЦ в Кобе перешла на работу на смеси водорода и природного газа в пропорции 20% на 80%. Эксперименты с добавками водорода в топливную смесь для газовых ТЭЦ осуществляются не только в Японии. В Великобритании, Бельгии, США и Новой Зеландии доля подмешиваемого в топливо водорода составляет 0,1%, в Германии — 10%, Нидерландах — 12%. По расчетам Международного Энергетического Агентства (МЭА), создание масштабной европейской сети электростанций с газово-водородной смесью в пропорции 80/20, обеспечит снижение выбросов углекислого газа на 7% или на 60 млн тонн.

Перспективы развития водородной энергетики в России главным образом связываются с экспортом водорода, что отражено в ЭС-2035, в которой поставлена задача по закреплению России в составе мировых лидеров по экспорту водорода и установлены соответствующие целевые показатели: 0,2 млн. тонн (2,2 млрд куб. м) в 2024 году и 2 млн. тонн (22,2 млрд куб. м) в 2035 году.

Экспортная ориентация водородной энергетики в России связана с наличием конкурентных преимуществ. К ним, во-первых, можно отнести наличие больших запасов природных ресурсов (газа, угля и воды). Во-вторых, целесообразно отметить значительный резерв генерирующих мощностей, который позволяет развивать производство водорода в России энергоемкими методами (паровой конверсией метана, в том числе в комбинации с технологиями улавливания и хранения углерода (CCS) и электролизом. В-третьих, целесообразно отметить географическую близость производственных мощностей водорода к потенциальным рынкам его сбыта (страны АТР и ЕС). В-четвертых, определенные преимущества заключаются в наличии существующей газотранспортной инфраструктуры и растущие мощности отрасли производства СПГ, которые создают предпосылки для развития производства водорода из природного газа и экспорта его по трубопроводам и в сжиженном виде.

Наряду с экспортным направлением водородная энергетика имеет перспективы внутри страны. Во-первых, это возможность снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, прежде всего от транспорта, что актуально в первую очередь для крупных городов. Однако здесь водороду предстоит конкурировать с газомоторным топливом и электромобилями на базе литиевых батарей. В ЭС-2035 транспорт рассматривается как одно из приоритетных направлений использования водорода на внутреннем рынке.

Наиболее технологически освоенными на сегодняшний день являются методы получения водорода из ископаемого сырья. Этим освоенным методам присущи и стандартные недостатки. Для получения водорода с низким углеродным следом требуются применение технологий улавливания углерода CCS (carbon capture and storage) со значительным расходом сырья на технологическое тепло и необходимость дополнительной очистки полученного водорода. Перспективные методы производства водорода (пиролиз, плазменная конверсия, термохимические циклы) имеют положительные стороны: отсутствуют выбросы CO2, есть возможность получения побочной продукции и др. В то же время эти методы весьма энергозатратны, для них характерны высокие температуры (как следствие, высокие потери на тепловое излучение), требующие применения специальных конструкционных материалов. Применение атомной энергетики в производстве водорода способно повысить его эффективность с учетом возможностей обеспечения дешевой энергией.

Водород имеет высокий потенциал применения в качестве средства хранения и накопления энергии, а также балансировки нагрузки энергосетей в условиях имеющей место нестабильности потребления электроэнергии при ее генерации с использованием возобновляемых источников энергии.

Уникальные снимки красного прилива, который стал причиной катастрофы на Камчатке

В тени объемного использования водорода (в качестве экологически приемлемого топлива) таится недостаточно изученная, но, предположительно, серьезная опасность воспроизводства в процессе высокотемпературного горения — синтеза токсичных для биоты оксидов азота. Аналогичный отрицательный эффект неожиданно проявился в свое время при переводе ТЭЦ и ГРЭС с угля на более экологически приемлемый газ.

В заключение необходимо отметить, что успех рубежных переходов человечества к все новым и новым видам топлива и энергии (от дров к углю, к нефти и природному газу, наконец — к атомной энергии, 75-летний юбилей которой мы только что отмечали), стремление к бережному и экологически приемлемому освоению возобновляемых источников энергии, равно как и эффективное освоение технологий назревшего внедрения водородной энергетики, требовали и требуют осуществления комплексных мер мобилизации для решения поставленной задачи всех механизмов современной экономики. Важная роль при этом ложится на плечи отечественной геологии, в задачу которой неизбежно должно быть включено задание по поиску природных месторождений водорода. Нужна общенациональная программа и организационная координация всех научно-исследовательских и производственных работ по поиску, разведке, добыче транспортировке, хранению и применению водорода. При внедрении водородной энергетики на транспорте экономически приемлемым представляется не только широкое использование топливных водородных элементов (ТВЭ), но и оснащение транспортных средств электрическими аккумуляторами (ЭА), зарядка которых будет производиться с использованием ВИЭ и водорода. Оба этих варианта (применение ТВЭ и АЭ) не исключают параллельного применения замены бензина и дизельного топлива на природный газ.

Водородная энергетика не отменяет и не девальвирует необходимость поисков и разведки эффективных месторождений традиционного углеводородного сырья. Ее экологическая значимость и нацеленность позволяет по-новому организовать успешную комплексную синергию традиционных и возобновляемых источников энергии.

Водородная энергетика — это не только назревший переход к освоению нового экологически приемлемого источника энергии, но и стимул к достижению более эффективного использования традиционных видов топлива, повышения КПД используемых двигателей и обеспечения более высокой степени экологической безопасности предприятий ТЭК и транспорта.

Угрозы глобального водного кризиса

Литература

1. Полеванов В.П., Глазьев С.Ю. Поиски месторождений природного водорода в России как основа встраивания в новый технологический уклад. Глобальное недропользование, август 2020, с.10-23.

2. Ларин В.Н.Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли). М., Агар,2005.

3. Конопляник А. А, Чистый водород из природного газа // Корпоративный журнал “Газпром”, №9, 30 сентября 2020.

4.Водородная энергетика // Энергетический бюллетень, №89, октябрь 2020 года.

5. International Energy Agency. The Future of Hydrogen. Seizing today’s opportunities. Report prepared by the IEA for the G20. IEA Publication - Japan, June 2019.

6. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 12 октября 2020 года . № 2634-р “Об утверждении плана мероприятий "Развитие водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года".

7. Водородная экономика: новые надежды на успех. Энергетический бюллетень, № 73, июнь 2019 года.

8. Марцинкевич Б.Л. Здравствуй, дивный водородный мир. Авторский блог Бориса Марцинкевича от 28 июля 2020 года.

9. Якуцени В.П. Сырьевая база гелия в мире и перспективы развития гелиевой промышленности // Нефтегазовая геология. Теория и практика, 2009 (4)

Читайте также: