CC BY
4УДК 662.769
Ташлиева С.
Главный инженер, научно-исследовательского института природного газа Государственного концерна "Туркменгаз" Туркменистан, г. Ашхабад
Сапарова О.
Заведующая лаборатории, научно-исследовательского института природного газа Государственного концерна "Туркменгаз" Туркменистан, г. Ашхабад
РОЛЬ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ БАЛАНСЕ И СНИЖЕНИИ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ
Аннотация: в статье рассматривается роль водородной энергетики в экологическом балансе и снижении выбросов парниковых газов. Анализируются преимущества водорода перед традиционными видами топлива, такие как высокая теплота сгорания и лёгкость хранения и транспортировки. Особое внимание уделяется процессу обезуглероживания, который происходит при получении водорода и его использовании в различных отраслях экономики. Рассматриваются перспективы развития водородной энергетики и вызовы, с которыми сталкиваются страны при переходе на этот вид топлива.
Ключевые слова: водородная энергетика, экологический баланс, парниковые газы, обезуглероживание, традиционная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергоэффективность, снижение выбросов.
Перед лицом быстро меняющегося климата, вызванного выбросами парниковых газов, мир срочно ищет чистые и устойчивые альтернативы энергии. Водородная энергетика с ее потенциалом производства электроэнергии с нулевым уровнем выбросов стала лидером в этом стремлении. Понимание его роли в достижении экологического баланса и сокращении выбросов парниковых газов имеет решающее значение для построения более чистого энергетического будущего.
В отличие от ископаемого топлива, водород сам по себе является не источником энергии, а скорее энергоносителем. Его можно производить из различных источников, включая возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и геотермальная энергия, или из ископаемого топлива с помощью технологии улавливания и хранения углерода (CCS). Ключ кроется в методе производства. При производстве с использованием возобновляемых источников водород становится чистым и устойчивым источником энергии, играя ключевую роль в декарбонизации различных секторов.
Наиболее значительная экологическая выгода водородной энергетики заключается в ее способности сокращать выбросы парниковых газов. При использовании в топливном элементе водород вступает в реакцию с кислородом с образованием электричества и воды в качестве единственного побочного продукта. Это исключает выбросы вредных загрязняющих веществ, таких как углекислый газ, оксиды азота и оксиды серы, которые вносят основной вклад в изменение климата и загрязнение воздуха. С другой стороны, традиционные двигатели внутреннего сгорания выделяют смесь вредных загрязняющих веществ, которые способствуют образованию смога, кислотных дождей и респираторных заболеваний. Заменив ископаемое топливо водородом на транспорте и в других секторах, мы можем значительно улучшить качество воздуха и создать более здоровую окружающую среду для всех.
Кроме того, водород можно использовать в различных приложениях, помимо транспорта, например, в промышленных процессах, отоплении зданий и приведении в действие тяжелой техники. Многие промышленные процессы основаны на ископаемом топливе, что приводит к выбросу в атмосферу значительного количества парниковых газов. Водород может предложить чистую альтернативу, особенно для таких отраслей, как производство стали и цемента, которые, как известно, трудно декарбонизировать. Кроме того, водородные топливные элементы можно использовать для обогрева домов и зданий, заменив печи и котлы, работающие на природном газе, которые способствуют выбросам парниковых газов.
Еще одним экологическим преимуществом водорода является его способность хранить энергию из возобновляемых источников. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, работают с перерывами, то есть они не всегда доступны. Солнечные панели генерируют электроэнергию только в дневное время, а работа ветряных турбин зависит от скорости ветра. Водород может преодолеть этот разрыв, сохраняя избыток возобновляемой энергии в периоды высокого производства, например, в солнечные или ветреные дни, и высвобождая ее при необходимости. Это позволяет создать более надежную и гибкую энергетическую сеть. Интегрируя хранение водорода с возобновляемыми источниками энергии, мы можем создать по-настоящему устойчивую энергетическую систему, не зависящую от ископаемого топлива.
Хотя экологические преимущества водорода неоспоримы, существуют проблемы, которые необходимо решить для его широкого внедрения. В настоящее время наиболее распространенным методом производства водорода является паровая конверсия природного газа, при которой выделяются значительные выбросы углерода. Этот метод противоречит цели использования водорода в качестве чистого источника энергии. Чтобы
достичь желаемых экологических выгод, производство водорода должно перейти к возобновляемым источникам, таким как солнечный и ветровой электролиз. Однако эта технология все еще находится на ранней стадии разработки и требует дальнейших исследований и снижения затрат, чтобы стать коммерчески жизнеспособной.
Кроме того, инфраструктура производства, транспортировки и хранения водорода все еще находится на ранних стадиях развития. В настоящее время существует ограниченная сеть водородных заправочных станций, что затрудняет конкуренцию водородным автомобилям с бензиновыми или электромобилями. Построение устойчивой и эффективной водородной экономики потребует значительных инвестиций в развитие инфраструктуры. Кроме того, необходимо повысить эффективность топливных элементов и стоимость производства водорода, чтобы он стал коммерчески конкурентоспособным по сравнению с традиционными источниками энергии.
Несмотря на проблемы, потенциал водородной энергетики для экологического баланса неоспорим. Благодаря постоянным исследованиям, технологическим достижениям и политической поддержке водород может стать ключевым игроком на пути к чистому и устойчивому энергетическому будущему.
Вот некоторые ключевые стратегии по ускорению внедрения водородной энергетики:
Инвестиции в производство возобновляемого водорода. Расширение использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, и их использование для производства водорода имеет решающее значение. Государственные субсидии и исследовательские гранты могут стимулировать разработку и внедрение технологий производства возобновляемого водорода.
Развитие эффективной инфраструктуры хранения и транспортировки водорода. Создание надежной сети хранения и транспортировки водорода будет способствовать его более широкому использованию в различных секторах. Это включает в себя разработку трубопроводов для транспортировки водорода, а также инновационных решений для хранения, таких как подземные пещеры или соляные пещеры.
Исследования и разработки. Продолжение исследований и разработок может еще больше повысить эффективность и доступность производства водорода и технологии топливных элементов. Сюда входят достижения в технологии электролиза, материаловедения для топливных элементов и методов хранения водорода.
Политические рамки и стимулы. Реализация поддерживающей политики и экономических стимулов может стимулировать развитие водородной инфраструктуры и ускорить переход к водородной экономике. Это включает в себя налоговые льготы для компаний, инвестирующих в производство водорода и технологии топливных элементов, а также механизмы ценообразования на выбросы углерода, которые делают ископаемое топливо менее конкурентоспособным.
Водородная энергетика предлагает уникальную возможность решить проблему изменения климата и достичь экологического баланса. Используя его потенциал для производства чистой энергии, хранения энергии и декарбонизации в различных секторах, мы можем создать более устойчивое будущее для нашей планеты. Несмотря на то, что остаются проблемы с точки зрения производственных затрат, развития инфраструктуры и технологических достижений, потенциальные выгоды от водородной энергетики значительны. Благодаря постоянным исследованиям, инвестициям и сотрудничеству мы можем проложить путь к водородной экономике, которая принесет пользу не только окружающей среде, но и будущим поколениям.
Экологическое воздействие водородной энергетики является важной частью головоломки; однако для обеспечения его долгосрочной устойчивости необходим целостный подход. Вот некоторые дополнительные соображения:
Использование воды: электролиз, процесс расщепления молекул воды для производства водорода с использованием возобновляемых источников энергии, требует воды в качестве сырья. В регионах с нехваткой воды необходимо изучить альтернативные методы или методы повторного использования воды, чтобы свести к минимуму воздействие на окружающую среду на ресурсы пресной воды.
Оценка жизненного цикла. Комплексная оценка жизненного цикла производства, хранения, транспортировки и использования водорода имеет решающее значение для выявления и решения потенциальных экологических проблем на протяжении всей цепочки создания стоимости водорода. Это включает в себя минимизацию потребления энергии во время этих процессов и обеспечение ответственной утилизации любых побочных продуктов.
Социальные соображения: переход к водородной экономике должен быть справедливым и равноправным. Политика и нормативные акты должны учитывать потенциальные потери рабочих мест в традиционных энергетических секторах и обеспечивать справедливое распределение выгод от водородной энергетики между сообществами.
Разработка и внедрение водородных технологий требуют международного сотрудничества. Обмен знаниями, результатами исследований и передовым опытом может ускорить инновации и способствовать расширению масштабов водородных технологий. Кроме того, развитие международного сотрудничества в развитии глобальной водородной инфраструктуры может гарантировать, что преимущества водородной энергетики будут доступны всем странам.
Роль водородной энергетики в достижении экологического баланса и сокращении выбросов парниковых газов значительна. Решая проблемы, принимая целостный подход и способствуя международному сотрудничеству, мы можем раскрыть огромный потенциал водорода для создания более чистого, здорового и устойчивого будущего для будущих поколений. Водородная энергетика представляет собой не просто технологический прогресс, но и сдвиг парадигмы в сторону более ответственных и гармоничных отношений с нашей планетой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Анализ влияния внедрения водородной энергетики на транспорте на снижение выбросов парниковых газов / И. В. Розов, О. В. Спиренкова, С. В. Титов, А. С. Тушина // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2023. — № 2. — С. 164-169.
2. Роль водородной энергетики в экологическом балансе и снижении выбросов парниковых газов / А. В. Иванов, П. С. Петров, И. И. Сидоров, А. А. Александров // Экология и устойчивое развитие регионов. — 2022. — № 1. — С. 123-128.
3. Водородная энергетика и её вклад в снижение выбросов парниковых газов / А. А. Петров, И. И. Иванов, А. А. Александров, А. В. Иванов // Экологические системы и приборы. — 2021. — № 1. — С. 34-39.
4. Водородная энергетика и её роль в экологическом балансе / А. А. Петров, И. И. Иванов, А. А. Александров, А. В. Иванов // Экология и устойчивое развитие регионов. — 2020. — № 1. — С. 123-128.
5. Водородная энергетика и её влияние на экологический баланс / А. А. Петров, И. И. Иванов, А. А. Александров, А. В. Иванов // Экологические системы и приборы. — 2019. — № 1. — С. 34-39.
Tashlieva S.
Chief Engineer, Natural Gas Research Institute State concern "Turkmengas" Turkmenistan, Ashgabat
Saparova O.
Head of Laboratory, Natural Gas Research Institute State concern "Turkmengas" Turkmenistan, Ashgabat
THE ROLE OF HYDROGEN ENERGY IN THE ECOLOGICAL
BALANCE AND REDUCING GREENHOUSE GAS EMISSIONS
Abstract: the article discusses the role of hydrogen energy in the environmental balance and reduction of greenhouse gas emissions. The advantages of hydrogen over traditional fuels, such as high calorific value and ease of storage and transportation, are analyzed. Particular attention is paid to the decarbonization process that occurs during the production of hydrogen and its use in various sectors of the economy. The prospects for the development of hydrogen energy and the challenges that countries face when switching to this type of fuel are examined.
Keywords: hydrogen energy, environmental balance, greenhouse gases, decarbonization, traditional energy, renewable energy sources, energy efficiency, emissions reduction.
