Водород является чистой альтернативой ископаемому топливу, поскольку он не выделяет парниковых газов или загрязняющих веществ. Однако производство водорода в больших масштабах и его внедрение в различные отрасли — долгая и сложная задача. Прокрутите вниз, чтобы узнать о рынке водородной энергетики, его разнообразных приложениях и прогнозах на будущее.
Содержание
Мировой рынок водородной генерации
Использование водорода
Будущее водорода
Мировой рынок водородной генерации
Глобальный Гидрирование Ожидается, что рынок генерации будет расти в среднем на уровне 10.5% до 263.5 млрд долларов США к 2027 году. Растущий спрос на водород для топливных элементов в электромобилях и ракетах в аэрокосмической отрасли способствует развитию рынка.
Кроме того, экономическая политика, согласно которой страны обязуются добиться глобальной декарбонизации к 2050 году, способствовала росту рынка. В 2020 году Европейский союз создал уникальную Гидрирование политика, поддерживающая инициативы по производству зеленого водорода.
Азиатско-Тихоокеанский регион считается крупнейшим рынком для Гидрирование генерации в 2022 году, при этом наибольшая доля приходится на Китай. Siemens Energy (Германия), ENGIE (Франция) и Linde plc (Ирландия) являются основными мировыми игроками в этой области.
В этой статье рассказывается все, что инвесторы должны знать о водороде как источнике энергии, его применении и будущем.
Что такое водород?
Водород — природный газ и один из самых распространенных химических элементов, на долю которого приходится 75% массы Вселенной. Это более экологичная альтернатива метану. Вода, животные, растения и люди содержат Гидрирование атомы. Хотя он присутствует почти во всех живых существах, водород как газ встречается очень редко.
водород могут производиться из различных ресурсов, включая ядерную энергию, биогаз, природный газ и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер. Но самой большой проблемой является использование водорода в качестве газа в больших масштабах для топлива бизнеса.
Почему водород считается необходимым для будущего?
В течение многих лет природный газ использовался для отопления и электричества в домах и на предприятиях. В США, 47% домов зависит от природного газа и 36% от электричества, в то время как 85% домохозяйств в Великобритании зависят от газа.
Метан является основным компонентом природного газа, получаемого из нефтяных и газовых месторождений. Промышленность продолжает использовать природный газ, потому что он легкодоступен, экономически эффективен и является более чистой альтернативой углю, самому грязному ископаемому топливу, которое многие страны исторически использовали для отопления и производства электроэнергии.
Когда природный газ сжигается, он производит ценную энергию; однако он выбрасывает в атмосферу углекислый газ, способствуя изменению климата. Напротив, водород выделяет только водяной пар в качестве побочного продукта.
Чем зеленый водород отличается от серого и синего водорода?
Синий водород производится с использованием невозобновляемых ресурсов двумя разными способами. Наиболее распространенным методом является паровая конверсия метана, при которой производится объемный водород, и на его долю приходится большая часть мирового производства. В этом методе используется реформинг-установка для реакции пара при высоких температурах и давлениях с метаном и никелевым катализатором.
Второй метод — автотермический риформинг, при котором кислород, двуокись углерода или водяной пар реагируют с метаном с образованием водорода. Недостатком этих двух методов является то, что они имеют углерод в качестве побочного продукта, что требует улавливания и хранения углерода для улавливания и хранения этого углерода.
В качестве альтернативы зеленый водород можно также производить, используя электричество для питания электролизера, который отделяет водород от молекул воды. Это приводит к чистому водороду и не выделяет никаких побочных продуктов. Дополнительным преимуществом использования электричества является то, что оно позволяет направить избыточное электричество на электролиз, поэтому оно используется для производства газообразного водорода, который можно хранить для будущих энергетических потребностей.
Наконец, серый водород производится из ископаемого топлива, относительно дешев и обычно используется для производства удобрений. К сожалению, на каждый 1 кг произведенного серого водорода в атмосферу выбрасывается 10 кг углекислого газа. В результате он считается наименее возобновляемой формой водорода.
Использование водорода
водород имеет множество применений и используется в различных промышленных процессах. В Соединенных Штатах почти весь водород используется для очистки нефти, переработки продуктов питания, производства удобрений и обработки металлов. Нефтеперерабатывающие заводы в стране используют водород для снижения содержания серы в топливе.
Используется для исследования космоса
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) использует водород в качестве ракетного топлива с 1950-х годов. НАСА было первым, кто запитал электрические системы космических кораблей водородными топливными элементами.
Водородные топливные элементы вырабатывают электричество
Объединяя атомы кислорода и водорода, Гидрирование топливные элементы вырабатывают электричество. Подобно батарее, водород вступает в реакцию с кислородом в гальваническом элементе для выработки электроэнергии. Существуют различные типы топливных элементов для различных применений.
Небольшие топливные элементы могут питать мобильные телефоны и компьютеры. Напротив, большие топливные элементы могут питать электрические сети, обеспечивать аварийное электроснабжение зданий и снабжать электричеством районы, не подключенные к электрическим сетям.
По состоянию на 2021 год в США действовало около 166 генераторов электроэнергии на топливных элементах в 113 торговых точках общей мощностью примерно 260 мегаватт (МВт). Топливный элемент в Бриджпорте (Коннектикут) мощностью около 16 МВт является крупнейшим предприятием по производству одиночных топливных элементов.
Следующий по величине объект, Red Lion Energy Center в Делавэре, имеет мощность по выработке электроэнергии 6 МВт. Почти все эти действующие топливные элементы используют трубопроводный природный газ в качестве источника водорода, в то время как другие используют свалочный газ и биогаз.
Используется на электростанциях
Растет интерес к использованию Гидрирование на электростанциях в США. Несколько электростанций заявили о своем желании работать на топливной смеси природный газ-водород в газотурбинных двигателях внутреннего сгорания. Например, электростанция Long Ridge Energy мощностью 485 МВт в штате Огайо, оснащенная газовой турбиной внутреннего сгорания, работающей на смеси 95% природного газа и 5% водородного топлива, планирует использовать 100% экологически чистый водород, произведенный с использованием возобновляемых ресурсов.
Другим примером является электростанция Intermountain Power Agency в Юте, которая планирует преобразовать существующую электростанцию, работающую на угле, в комбинированную электростанцию, работающую на газе, которая первоначально будет использовать до 30% водорода, а в конечном итоге будет использовать 100% экологически чистый водород.
Используется в транспортных средствах
В соответствии с Законом об энергетической политике 1992 г. Гидрирование считается альтернативой автомобильному топливу. Интерес к водороду растет, потому что он может питать топливные элементы в автомобилях с нулевым уровнем выбросов, обладает потенциалом высокой эффективности и может похвастаться многообещающим потенциалом для внутреннего производства.
Топливный элемент может быть в 2-3 раза эффективнее двигателей внутреннего сгорания, работающих на ископаемом топливе. Водород также можно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, но он выделяет оксид азота.
Водородных транспортных средств сегодня меньше, потому что топливные элементы дороги, а количество водородных заправочных станций ограничено. В Соединенных Штатах имеется около 48 водородных станций, и почти все они находятся в Калифорнии.
Страны, переходящие к зеленой водородной экономике
Австралия: Несмотря на незначительное присутствие на рынках зеленого водорода, Австралия сотрудничает с различными организациями для разработки проектов солнечной и ветровой энергии, которые способствуют производству возобновляемого водорода.
Канада: Канада имеет процветающий сегмент водорода и топливных элементов благодаря совместным партнерствам и инвестициям частного и государственного секторов. Глобальные игроки в этом сегменте, такие как Ballard Power Systems и Hydrogenics, также базируются в Канаде.
Китай: Транспортные средства на водороде в этой стране не облагаются налогом, и водород рассматривается как потенциальное средство обезуглероживания транспорта. Кроме того, Ухань считается водородным городом, поскольку он планирует открыть не менее 100 заправочных станций. станции для автомобилей на топливных элементах по 2025.
Япония: Япония является мировым лидером по производству водородных топливных элементов благодаря производителям автомобилей Toyota и Honda. Страна также стремится перейти от сжиженного природного газа к зеленому водороду.
Будущее водорода
Потребность в водороде
В краткосрочной перспективе, Гидрирование будет использоваться в секторах, где общество требует обезуглероживания. Компании потребительских товаров в ЕС все больше интересуются возобновляемыми источниками энергии.
Ожидается, что в ближайшем будущем водород обезуглерожит промышленное сырье и производство электроэнергии. В долгосрочной перспективе производство аммиака и синтетических углеводородных топлив на основе водорода позволит обезуглерожить наиболее трудноуправляемые отрасли, такие как авиация.
Подача водорода
Использование Гидрирование станет более распространенным только в том случае, если стоимость зеленого водорода значительно упадет. Синий водород, скорее всего, будет использоваться для удовлетворения спроса, если цены будут высокими в краткосрочной перспективе.
Распределение водорода
Для снабжения водородом будет создана эффективная система распределения, в том числе хорошо соединенный трубопровод, суда и грузовики. Потому что посвященный Гидрирование сеть не будет так широко распространена, как нынешняя сеть природного газа, будет необходимо распределение водорода с помощью грузовиков. Импорт по трубопроводам и судам будет иметь решающее значение для удовлетворения внутреннего спроса.
Учитывая высокие транспортные расходы, местный водород, произведенный из дешевой возобновляемой электроэнергии, останется конкурентоспособным по сравнению с импортным водородом. По мере роста спроса на водород централизованное производство через трубопроводную структуру в крупномасштабное хранилище будет становиться все более привлекательным.
Перспектива политики
Европа, скорее всего, будет стимулировать водородную промышленность, открывая новые возможности в других регионах, например, производство электролизеров и топливных элементов в Азии и экспорт возобновляемых ресурсов с Ближнего Востока и Северной Америки.
Стоимость электролизеров и топливных элементов должна быть снижена для краткосрочного снабжения водородом. Однако водород всегда будет дороже, чем ископаемое топливо, что требует политических стимулов для обеспечения конкурентоспособности.
