Vetypolttokennoajoneuvoja ovat jo markkinoineet yritykset, kuten Hyundai, Honda ja Toyota, sekä monet muut kiinalaiset yritykset. Mutta liikenne on kaukana ainoasta vetyenergian suunnasta.
Viime vuosien korkean profiilin uutisia miniatyyri "aurinkopaneeleista", valtavista offshore-tuulivoimaloista, hiilidioksidin varastoinnista maanalaisesta, Teslan varastointilaitteista ja muista Energiewenden nautinnoista (energiansiirto) ei ole vielä kovin ymmärrettävä, mutta kaikkien perinteisten öljyntoimittajien uuden ukonilman kaukainen jyrinä on jo kuullut. sähkö ja kaasu. Tämä ukonilma voi ohittaa etäisyyden tai tuhota koko perinteisen energia jättiläisten liiketoiminnan ja samalla hiilivetyjä vievien maiden talouksien, tai siitä voi tulla henkeä antava sade, joka tukee uuden talouden syntymistä.
Tämä uusi hyökkäys on vain yleisin elementti maailmankaikkeudessa. Vety. Jotkut ennusteet tämän elementin ympärille kolmenkymmenen vuoden kuluttua tulevat olemaan teollisuuden, jonka vuotuinen liikevaihto on kaksi ja puoli biljoonaa dollaria ja 30 miljoonaa työpaikkaa ja joka pystyy syrjäyttämään lähes 20 prosenttia fossiilisista polttoaineista maailmantaloudesta.
Yritetään selvittää, mitkä ovat näiden skenaarioiden mahdollisuudet.
Mistä hän tuli?
Lavoisier on nimittänyt vedyksi kaksisataa kolmekymmentäviisi vuotta sitten, joten hän on voinut toimia merkittävällä paikalla teollisuudessa. Vetyä käytetään metanolin, ammoniakin ja syötävän margariinin tuottamiseen, ja öljyä prosessoidaan sen kanssa. On mahdotonta "ottaa luonnosta" vetyä puhtaassa muodossaan, joten muut aineet on käsiteltävä - sen tuotannon päämenetelmä on edelleen hiilivetyjen höyryuudistus. Maailma tuottaa noin kuusikymmentäviisi miljoonaa tonnia vetyä vain vuodessa (jos vertaamme: maakaasua tuotetaan melkein neljäkymmentä kertaa enemmän).
Kiinnitimme huomiota vedyn erityisominaisuuksiin polttoaineena viime vuosisadan puolivälissä - sen palamislämpö on useita kertoja korkeampi kuin saman massan bensiinin, maakaasun tai dieselpolttoaineen eikä päästöjä muodostu, vain vesihöyryä. Yhdysvalloissa vuonna 1970 oli julkaisuja kuljetusten siirtämisestä vetypolttoaineisiin. Samanaikaisesti termi "vetytalous" tuli suosituksi - tämä on eräänlainen tulevaisuuden kuva, jossa amerikkalaiset kaupungit siirtyvät täysin pois "hiilivetytaloudesta", vetyä käytetään polttoaineena kodit, autot, voimalaitokset ja energia varastoidaan vedyllä ja tuotetaan tuulen ja auringon mukana tarvittaessa. Toisin sanoen vetytalous perustuu vedyyn ympäristöystävällisimmäksi ja monipuolisimmaksi energian kantajaksi, joka yhdistää lämpövoiman,sähkö- ja liikenneala. Pian saapui öljykriisi, ja vedyn kuljetuksen kehittämiselle annettiin enemmän merkitystä. Joten esimerkiksi Neuvostoliitossa 1980-luvulla ilmestyi "vety" RAF-minibusseja, Tu-154-pohjaisia lentokoneita ja "Energian" vetyrakettimoottoria. Tämän projektin kohtalo ei ole kateellinen - esimerkiksi kesti ainakin kolmasosa matkustamon käyttökelpoisesta määrästä lentokoneen polttoainesäiliöille, mikä vaikutti suuresti kuljetuskustannuksiin. Lentokoneessa vähintään kolmasosa matkustamon hyödyllisestä tilavuudesta oli osoitettava polttoainesäiliöille, mikä vaikutti suuresti kuljetuskustannuksiin. Lentokoneessa vähintään kolmasosa matkustamon hyödyllisestä tilavuudesta oli osoitettava polttoainesäiliöille, mikä vaikutti suuresti kuljetuskustannuksiin.
Mainosvideo:
Miksi se ei ole vielä toiminut?
1900-luvulla ei tapahtunut globaalia siirtymistä vedyyn - vedystä kuluneen kilometrin hinta oli paljon korkeampi kuin tavanomaisella polttoaineella. Tärkein syy on kalliit kustannukset: vedyn tuottaminen hiilivedyistä (höyryn uudistaminen) tai vedestä (elektrolyysi) vaatii paljon energiaa. Lisäksi hiilivetyjen höyryreformointiin liittyy kasvihuonekaasun - CO2: n vapautumista torjumiseksi, jota vastaan muun muassa ajatus siirtää kuljetus vedylle. Vedyn tuottaminen elektrolyysillä (veden hajoaminen happea ja vetyä sähköä käyttämällä) osoittautui vielä kalliimmaksi kuin höyryuudistus, ja tarvittavan sähkön tuottamiseksi oli tarpeen polttaa polttoainetta kaikilla päästöillä. Kaikki tämä vähensi alkuperäistä kiinnostusta hiukan,ja vetytalous kokonaisuutena, aina 1900-luvun loppuun saakka, pysyi vain”tulevaisuuden kuvana”.
Mikä on muuttunut?
"Energiamuutos" globaalissa sähköteollisuudessa johti uusiutuvien energialähteiden nopeaan kehitykseen vuosina 2000 - 2010, pääasiassa aurinko- ja tuulivoiman tuotannossa. Näiden tekniikoiden kustannukset laskevat jatkuvasti (Yhdysvalloissa aurinko- ja tuulivoimalla tuotetun sähkön nykyarvo laski Lazardin mukaan 70-80% vuosina 2009-2016). Markkinat kasvavat nopeasti (IRENA: n mukaan vuonna 2016 maailmassa otettiin käyttöön 71 GW aurinkovoimalaitoksia ja 51 GW tuulivoimalaitoksia, ja vuonna 2017 odotetaan vahvistettavan vastaavasti 90 ja 40 GW) - niin, Vain kahden viime vuoden aikana maailmassa on tilattu enemmän tuulen ja aurinkoenergian tuotantokapasiteettia kuin Venäjän yhtenäisen energiajärjestelmän kaikkien voimalaitosten kokonaiskapasiteetti.
Alan vuosittaiset investoinnit ovat yli 250 miljardia dollaria - kaksi kertaa enemmän kuin fossiilisten polttoaineiden tuotantoon tehtävät investoinnit. Aurinkoenergian hintaennätys Meksikossa, Dubaissa, Perussa, Abu Dhabissa, Chilessä, Saudi-Arabiassa, tuulienergia Brasiliassa, Kanadassa, Saksassa, Intiassa, Meksikossa ja Marokossa saavutti tason noin 1,7 ruplaa kilowattitunnilta (kun verrataan: Moskovan ja alueen asukkaat maksavat kotonaan olevasta sähköstä kaksi tai kolme kertaa enemmän).
Kuten Kansainvälinen energiajärjestö ennustaa, vuoteen 2040 mennessä aurinko- ja tuulivoimaloiden sähköntuotannon osuus maailmassa on 13-34 prosenttia (vuonna 2016 - 5%). On selvää, että näiden lähteiden osuus joillakin alueilla on vielä suurempi.
Joten sähköntuotantoteollisuus on siirtymässä yhä enemmän tuotantolähteisiin, jotka ovat stokastisia ja riippuvat päiväajasta ja ilmasto-olosuhteista. Tuulen ja aurinkovoimalaitosten tuotannon heilahtelujen (kun aurinko yhtäkkiä lopettaa paistamasta ja tuuli puhaltaa) vaikutus sähköjärjestelmään, jos niiden osuus alueella on suuri, on verrattavissa suuren CHP: n kaoottiseen kytkemiseen / katkaisuun - useita kertoja päivässä. Lisäksi joskus nämä asemat tuottavat paljon enemmän kuin kaikki sähköjärjestelmän kuluttajat tarvitsevat, ja silloin sähkön hinta osoittautuu "negatiiviseksi" - tällaisia uutisia tulee säännöllisesti esimerkiksi Saksasta.
Opimme kuinka selviytyä tällaisista heilahteluista luomalla energian varastointilaitteita, jotka “latautuvat” ylimääräisen energian aikana ja “purkautuvat” energiavajeiden aikana. Jos 2000-luvulla tällaisten säilytyslaitteiden roolia pelasivat vain pumppaamot varastoasemat, nykyään sähkökemialliset säilytyslaitteet ovat aktiivisesti kehittymässä, joista tunnetuimpia ovat Teslan "tuoreet" projektit Kaliforniassa ja Australiassa. Navigant Research ennustaa uusiutuvien energialähteiden varastointikapasiteetin vuotuisen käyttöönoton kasvavan noin 2 GW: lta vuonna 2018 24 GW: lle vuonna 2026 - kaksitoista kertaa kahdeksassa vuodessa. Näiden markkinoiden vuotuinen liikevaihto kasvaa suhteessa 24 miljardiin dollariin vuoteen 2026 mennessä.
Kasvava energian varastointitarve sai ihmiset pohtimaan uudelleen vetyä.
Uusiutuva energia - huoltoasemilla
Vetyä oli mahdollista tuottaa elektrolyysillä aiemmin, mutta sitten oli tarpeen käyttää polttoainetta polttavien perinteisten lämpövoimalaitosten energiaa. Miksi ei muunneta sitä vetyksi, jota voidaan käyttää puhtaan polttoaineena esimerkiksi autoihin, kun kyseessä on aurinko- ja tuulipuistojen ylijäämäinen ja halpa sähkö, joka ei sisällä hiilidioksidipäästöjä? Lisäksi tämä mahdollistaa luopumisen hiilivedyistä vedyn tuotannon raaka-aineina. Monet innovatiiviset yritykset Euroopassa ja maailmassa seuraavat täsmälleen tätä tietä. Isossa-Britanniassa toimiva ITM Power on mukana Hydrogen Mobility Europe (H2ME) -hankkeessa, jonka tavoitteena on käynnistää kaksikymmentäyhdeksän vedyn täyttöasemaverkostoa kymmenessä Euroopan maassa vuoteen 2019 mennessä.joka palvelee kaksisataa vetypolttokennoautoa ja sata kaksikymmentäviisi hybridikuorma-autoa. Ruotsin Nilsson Energy on erikoistunut verkkoon eristettyihin ratkaisuihin, jotka käyttävät aurinko- ja tuulienergiaa vedyn tuottamiseen ja varastointiin ja käyttävät sitä autojen ja voimalaitosten polttoaineisiin.
Vetypolttokennoajoneuvoja ovat jo markkinoineet Honda, Toyota, Hyundai ja monet kiinalaiset yritykset. Davosissa vuonna 2017 Davosissa vuonna 2017 perustaman Toyota-johdolla perustaman kansainvälisen konsortion vetyneuvoston tavoite on yli 400 miljoonaa henkilöautoa, 15-20 miljoonaa kuorma-autoa, 5 miljoonaa vetyä kuljettavaa linja-autoa vuoteen 2050 mennessä (eli noin 20-25% kaikki yhteensä). 78% KPMG: n vuonna 2017 tutkimista maailmanlaajuisista autohenkilöistä uskoo, että tällaiset ajoneuvot ovat läpimurto sähköajoneuvoalalla, varjoittaen akkukäyttöisiä autoja.
Mutta liikenne on kaukana ainoasta suunnasta.
Vety jokaiseen kotiin
Kiinteät polttokennot (polttokennot) - dynaamisesti kehittyvä tekniikka, jonka avulla voit vastaanottaa sähkö- ja lämpöenergiaa vedystä tai maakaasusta suoraan talon alueella tai talon kellarissa. Vetyvedessä puhdasta vettä käytettäessä on vain yksi päästö, jota voidaan käyttää ilmastointiin. Jääkaapin kokoiset pienikokoiset moduulit ovat täysin hiljaisia. Navigant Researchin ennusteen mukaan kiinteiden polttokennojen kapasiteetti kasvaa 500 MW: sta vuonna 2018 3000 MW: iin vuonna 2025.
Tällaiset asennukset yhdistetään uusiutuviin energialähteisiin, elektrolyysereihin, energian varastointiyksiköihin, ja niiden avulla voit luoda täysimääräisiä itsenäisiä energianlähteitä kotitaloudelle. Lazardin mukaan Yhdysvaltojen maakaasupolttokennoista tulevat sähkön kustannukset (106-167 dollaria / MWh) ovat jo suunnilleen yhtä suuret kuin ydinvoimalaitosten (112-183 dollaria / MWh) ja hiilen (60 - 231 dollaria / MWh) voimalaitosten indikaattorit. ja pienempi kuin yksittäisten katolla sijaitsevien aurinkopaneelien nykyarvo (187–319 dollaria / MWh). Japanissa valtavien valtiontukien ansiosta sellaisia laitoksia oli jo vuonna 2014 yli 120 000, ja tavoitearvot ovat yli miljoona vuoteen 2020 mennessä ja yli 5 miljoonaa vuoteen 2030 mennessä.
Teknologioiden muuttuessa halvemmaksi (massatuotanto, standardisointi) ja saavuttaessaan itsensä riittävyyden Japanin hallitus aikoo aloittaa vetypolttokennojen käyttöönoton - tämän odotetaan tapahtuvan vuoteen 2030 mennessä. Polttokennot ovat epäilemättä tärkein lupaava segmentti hajautettua energiateknologiaa, jonka potentiaali Venäjällä on Skolkovon koulun energiakeskuksen äskettäisen tutkimuksen mukaan riittävän kattamaan vähintään puolet tuotantokapasiteetin tarpeesta vuoteen 2035 mennessä.
Teho-Gas
Uusiutuvista energialähteistä saatua vetyä voidaan sekoittaa kaasunsiirto- ja jakeluverkkoihin. Tällainen asema on toiminut Frankfurt am Mainissa vuodesta 2014, ja se on lisännyt jopa 2% vetyä paikalliseen kaasunjakeluverkkoon (tällainen vetypitoisuuden rajoittaminen antaa mahdollisuuden olla muuttamatta mitään verkostoissa tai kuluttajissa). Saksassa on useita samanlaisia esineitä, niitä on myös Italiassa, Tanskassa ja Alankomaissa. Joskus vety sekoitetaan biokaasuksi, mikä lisää sen arvoa.
Yhdistyneessä kuningaskunnassa vetyä pidetään vakavasti keinona vähentää radikaalisti kotitalouksien päästöjä (85% maan kotitalouksista polttaa maakaasua lämmitykseen). Yli 780 000 asukkaan asukkaan Leedsin kaupungissa toteutettiin vuonna 2017 yksityiskohtainen arvio investointitarpeesta kaasun toimitusjärjestelmän täydelliseksi muuttamiseksi vedyksi - kattiloiden korvaamisesta kuluttajien välillä maanalaisten vedyn varastointilaitosten ja höyryreformointiyksiköiden luomiseen. Sijoituksen määräksi arvioidaan sata kuusikymmentä miljardia ruplaa. Tämä hanke on tarkoitus skaalata koko maalle, varsinkin kun Ison-Britannian kaupungit käyttivät 1800-luvun ja 1900-luvun alkupuoliskolla jo keinotekoista "kaupunkikaasua", joka sisälsi jopa 50% vetyä. Sillä välin kaasualan yritykset suunnittelevat vedyn osuuden asteittaista nostamista 20 prosenttiin,välttämällä kaasuverkkojen ja kattiloiden laajamittaisia jälleenrakennuksia kuluttajien keskuudessa.
Vuodesta 2013 lähtien japanilaiset yritykset ovat keskustelleet RusHydro kanssa mahdollisuudesta perustaa vedyntuotantolaitos Venäjän Kaukoitään hyödyntämällä vientiä varten kaasu-kaasuteknologiaa. Japanin puolella laskelmat perustuvat pääasiassa vesivoimalaitosten halvan sähkön käyttöön. Itä-talousfoorumissa syksyllä 2017 allekirjoitetun sopimuksen nojalla Kawasaki Heavy Industries aikoo päivittää hankkeen toteutettavuustutkimuksen. Kun Kaukoidän infrastruktuuri kehittyy ja elektrolyysi- ja vetylogistiikkateknologioiden kustannukset vähenevät, kiinnostus sellaisiin hankkeisiin ilmeisesti vain kasvaa. Kun otetaan huomioon uusiutuvan energian valtavat potentiaalit tällä alueella, voidaan ennustaa lupaavien vientihankkeiden syntymistä täällä.
Vety - kaasukemian ja energian integraattori
Mutta vaikuttavin projekti on nyt Pohjois-Hollannissa. Tällä alueella, joka sijaitsee suoraan Groningenin kaasukentän ("Hollannin taudin syyn") yläpuolella, biokaasuenergia on kukoistanut useita vuosia. Autot ajoivat jo viisi vuotta sitten kaduilla urheilla kaasuilla - biometaania, jota tuotetaan täällä alueen kahden maan Moskovan alueen maatalouden jätteistä. Ei ole yllättävää, että juuri täällä Euroopan unionin tuella käynnistettiin vuosi sitten Chemport Europe -hanke, jonka päätavoitteena on luoda täysimittainen kaasu-kemiallinen klusteri, joka toimii yksinomaan paikallisissa biologisissa resursseissa ja vedyssä ilman CO2-päästöjä. Puumaista biomassaa prosessoidaan, prosessissa muodostuneita hiilihydraatteja käytetään kemiassa. Elektrolyysereillä muunnetaan merellä sijaitsevien tuulivoimaloiden sähkö vedyksi ja hapeksi. Happia ja vetyä käytetään kemiassa, ja happi on myös mukana prosessoidun biomassan kaasuttamisessa yli miljoonan hehtaarin paikallisilta pelloilta. Kaasuttaminen mahdollistaa synteettisen kaasun - puhtaan vedyn, CO2: n ja CO: n - seoksen saamisen. Siihen lisätään myös tuulivoimaloiden puhdasta vetyä. Tästä kaasusta saadaan typpihappoa, metanolia, eteeniä, propeenia ja butyleeniä - aineita, jotka voivat täysin syrjäyttää öljyn ja maakaasun vakaista asemistaan kemianteollisuuden raaka-aineina.joka voi kokonaan syrjäyttää öljyn ja maakaasun vakaista asemistaan kemianteollisuuden raaka-aineina.joka voi kokonaan syrjäyttää öljyn ja maakaasun vakaista asemistaan kemianteollisuuden raaka-aineina.
Hankkeen aloittajat ilmoittavat haluavansa tuoda synteettisen kaasun kustannukset lähemmäksi maakaasun kustannuksia. Syngaskaasut voidaan lähettää nesteyttämiseen (bio-LNG), polttoainetta täytettävä ajoneuvoilla ja käytettävä muihin klassisiin tarpeisiin.
Alkuinvestointi projektiin on 50 miljoonaa euroa, josta 15 miljoonaa euroa saadaan Euroopan unionin avustuksista.
Vety olympiakylä
Tokioon rakennetaan olympiakylää vuoden 2020 olympialaisille, joka saa jopa 17 000 vierasta. Kylän tärkein energialähde on vety: autot, huoltoasemat, polttokennot, lämpö ja sähkö taloissa, kaasu uuneissa ja kattiloissa - kaikki tämä kulkee vedyllä.
Onko kaikki niin pilvetöntä?
Vetyenergian skeptikkojen joukossa eivät ole vain konservatiivit, vaan myös esimerkiksi Elon Musk (vaikka hänellä on tietysti eturistiriita: Teslan litium-ioni-akut ovat suora kilpailu sähkön ja kaasun tekniikasta). Se osoittaa vedyn käsittelyn vaarat varastoinnin aikana: vuotoja on lähes mahdoton havaita ja räjähtävän seoksen muodostumismahdollisuus on. Jotkut Tokion asukkaat ovat ilmaisseet samanlaisia huolenaiheita. Aika näyttää, onko mahdollista ratkaista nämä ongelmat tehokkaasti ja halvalla kilpailevan tekniikan kehityksen taustalla. Sillä välin vedyn tankkausasemia ilmestyy edelleen maailman pääkaupunkien keskuksissa.
Vedot on jo asetettu
Toistaiseksi globaalien vetyenergiainvestointien arvioidaan olevan useiden arvioiden mukaan noin 0,85–1,4 miljardia euroa vuodessa. Vetyneuvoston konsortio suunnittelee investoivansa 13 miljardia dollaria viiden vuoden aikana vedyn täyttöasemaverkkoihin ja vetyautoihin. Yhdysvaltojen energiaministeriön mukaan polttokennoala työllistää jo 16 000 kansalaista (kasvupotentiaali jopa 200 000), ja Yhdysvaltojen hallituksen talousarviosta on saatu taloudellista tukea vuosittain noin 100 miljoonaa dollaria. Useat tusina yritystä, tutkimuskeskusta ja yliopistoa ympäri maailmaa pyrkivät vähentämään vetytekniikan kustannuksia. Erityisesti tavoitteena on alentaa vedyn tuotantokustannuksia elektrolyysillä 11,5 dollarista 5,7 dollariin kilolta,samoin kuin polttokennojen (3–5 kertaa) ja vedyn varastoinnin (2–3 kertaa) kustannusten vähentäminen. On selvää, että kun nämä tavoitteet saavutetaan, "vetytalous" on paljon lähempänä meitä kuin nyt voidaan kuvitella.
Kuinka tämä vaikuttaa maailmanlaajuisiin öljy- ja kaasumarkkinoihin? Mitä tämä tarkoittaa Venäjän taloudelle? Kuinka löydämme paikkansa vetytalouden maailmassa? Kaikki nämä ovat kysymyksiä, joihin vastaukset on valmisteltava nyt.
