Этапы перехода к водородной энергетике
Этапы перехода к водородной энергетике
Энергетика – база развития людской цивилизации. В текущее время суммарное потребление энергии в мире составляет около 460 млн. ТДж в год и продолжает расти. Основными видами первичных энергоресурсов являются нефть, природный газ, уголь. В наименьшей степени для получения электроэнергии употребляются также гидроэнергетика и уран. Ресурсы ископаемых энергоэлементов, сначала нефти, ограничены. Не считая того, внедрение углеродных энергоэлементов является предпосылкой нарастающего экологического кризиса, в том числе глобальных погодных конфигураций.
Отрицательные экологические последствия использования нефтяных топлив на транспорте сначала приметны в больших промышленных и культурных центрах. К примеру, для городка с популяцией приблизительно 1 млн. человек на долю автотранспорта приходится приблизительно 70% от суммарного количества (несколько сот тонн в день) экологически вредных, в том числе ядовитых выбросов, суммарный вред от которых составляет в год 10-ки миллионов баксов, хотя в общем энергетическом балансе городка на моторное горючее приходится менее 20 %.
С водородной энергетикой (экономикой) связаны надежды на глобальное переустройство мировой экономики, к переходу от ископаемых углеводородных энергоэлементов к водороду, что открывает возможность использования в качестве неограниченной сырьевой базы водные ресурсы, а продуктами сгорания водорода являются пары воды. В отдаленном будущем для получения электролитического водорода подразумевается использовать в главном термоядерную, солнечную и другие возобновляемые источники энергии (ВИЭ).
Но в текущее время широкомасштабное создание водорода из воды ограничивается отсутствием нужных свободных и дешевеньких энергетических мощностей. К примеру, для подмены во всех странах моторного горючего водородом потребовалось бы 20 — 30 тыс. миллиардов. кВт.ч электроэнергии, в то время как глобальная выработка ее составляет приблизительно 15 тыс. миллиардов. кВт.ч.
Все же для улучшения экологической обстановки в городке уже в текущее время нужно и можно изыскать энерго ресурсы для получения водорода.
Сюда можно отнести внедрение лишних мощностей электрогенерирующих станций в ночные часы и выходные деньки, когда спадает потребность в электроэнергии. К примеру, лишь на Ленинградской АЭС потенциал неиспользованной электроэнергии составляют порядка 400 млн. кВт.ч, в год ( в целом же по стране — приблизительно 20 миллиардов. кВт.ч, что на порядок превосходит экономию электроэнергии с переходом на летнее время). Внедрение обозначенных мощностей отдало бы возможность получать около 5000 т. водянистого электролитического водорода в год и обеспечить водородом около 3900 единиц автотранспорта ( сначала грузового и автобусного ). Водород эффективен и в качестве присадки к моторному горючему. К примеру, 5 – 8 %вес. водорода на 70 % понижает токсичность выхлопа ДВС и увеличивает его экономичность. В данном случае количество автотранспорта, использующего то же количество водорода, возрастает до 12 тыс. единиц. Экономические издержки на создание водородной инфраструктуры окупятся в течение пары лет за счет экономии бензина и понижения экологического вреда.
Экономически оправданным и целесообразным являлось бы внедрение энергетических резервов, получаемых за счет понижения удельной энергоемкости экономики (приблизительно на 3,5 относительных % в год). Подготовительная оценка указывает, что полностью реальной представляется задачка постепенного перевода автотранспорта на водород, приблизительно в количестве 10 тыс. единиц к 2010 г. и 20 тыс. — к 2020 г. Для выработки электролитического водорода и его следующего сжижения будет нужно около 1миллиардов. кВт.ч электроэнергии (при имеющейся технике электролиза и сжижения), что составляет соответственно 0,1 и 0,2% от объема потребляемой в стране в текущее время электроэнергии. Цена серьезных издержек на водородную инфраструктуру (мощностью 12775 т водорода в год) составит приблизительно 95,7млн. долл.
При окупаемости в течении 5 лет (учитывается цена неиспользованного бензина (в ценах 2005 г.) и отсутствие экологического вреда за счет токсичности выхлопа ДВС ) и — 3,3 года (учитывается отсутствие вреда окружающей среде, наносимого в целом внедрением нефти).
Развитие водородных технологий нужно тесновато увязывать с развитием в целом с ТЭК страны, экологической ситуацией, сложившейся в определенном регионе, также с Решением по Киотскому протоколу. Но отставание в развитие водородных технологий от уровня передовых государств может привести к потере передовых позиций страны в энергетике и экономике.
Как более реальными и экономически подтвержденными можно представить последующие главные этапы перехода к водородной экономике.
1 шаг – 2010 г. Подмена на автотранспорте нефтяных моторных топлив на природный газ в том числе – на сжиженный (СПГ), инфраструктура которого близка жидководородной.
2 шаг – 2012 г. Вместе с применением в качестве моторного горючего СПГ, внедрение водорода в качестве добавки (5 – 8% ) к основному моторному горючему в ДВС либо в химических генераторах гибридных движков.
3 шаг — 2020 г. Получение водорода с частичным внедрением ВИЭ (по прогнозу их толика в производстве электроэнергии в мире вырастет до 18 – 20%) и переработанного угля.
4 шаг – 2050 г. Перевод всех видов энергетики и транспорта на водород, производимый в большей степени от ВИЭ (к этому периоду их толика в выработке электроэнергии в мире составит приблизительно 40%), термоядерной энергии и угля.
Актуальность скорого перехода к водородным проектам позволила бы накопить опыт практической работы по созданию и освоению водородных технологий (производству, скоплению, транспортировки, созданию заправочных станций и др.), разработке нужных для их неопасной эксплуатации кодов и эталонов, начать подготовку обученных профессионалов, повысить уровень доверия городского населения по отношению к водородному горючему. В конечном счете уровень освоения водородных технологий по прогнозам профессионалов будет в дальнейшем определять энергетическую и экономическую безопасность страны.