CC BY
1
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
УДК 620.9
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ВОДОРОДНОГО
ТОПЛИВА
С. Н. Лукин, С. В. Киореску
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: kioresku1998@mail.ru
Статья посвящена анализу перспектив развития водородной энергетике, методам хранения и транспортировки, предложены перспективы развития данной отросли в России и мире.
Ключевые слова: водород, топливо, водородная энергетика, производство и хранение водорода, перспективы развития водородной энергетики в России.
TECHNOLOGY OF PRODUCTION AND TRANSPORTATION OF HYDROGEN FUEL
S. N. Lukin, S. V. Kioresku
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarkii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: kioresku1998@mail.ru
The article is devoted to the analysis of the prospects for the development of hydrogen energy, methods of storage and transportation, the prospects for the development of this offshoot in Russia and the world are proposed.
Keywords: hydrogen, fuel, hydrogen energy, hydrogen production and storage, prospects for the development of hydrogen energy in Russia
Водород содержит почти в три раза больше энергии, чем ископаемое топливо, поэтому для выполнения какой-либо работы его требуется гораздо меньше. Например, по сравнению с электростанцией, работающей на сжигании топлива с КПД от 33 до 35%, водородные топливные элементы выполнят ту же функцию с КПД до 65%. Для примера, у солнечных элементов КПД — 20%, а у ветряных — 40%.
Одно из главных преимуществ водородного топлива является высокая экологичность, так как продуктом горения водорода является водяной пар. Конечно, при этом сгорают еще различные масла, но токсичных выбросов гораздо меньше, чем у бензиновых выхлопов.
По этим методам его разделяют на цветовые градации.
Зеленый — производится из возобновляемых источников энергии методом электролиза воды. Все, что необходимо для этого: вода, электролизер и большое снабжение электроэнергией.
Голубой — производится из природного газа, а вредные отходы улавливаются для вторичного использования. Тем не менее, идеально чистым этот метод не назовешь.
Розовый или красный — произведенный при помощи атомной энергии.
Серый — водород получают путем конверсии метана. При его производстве вредные отходы выбрасываются в атмосферу.
Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов is машинах и аппаратах»
Коричневый — водород получают в результате газификации угля. Этот метод также после себя оставляет парниковые газы.
Еще существуют технологии получения биоводорода из мусора и этанола, но их доля чрезвычайно мала [1].
Хранение и транспортировка. Так как водород — самый легкий среди химических элементов, в заданном объеме его помещается значительно меньше, чем других видов топлива. Например, потребуется гораздо больший баллон с газообразным водородом, чтобы проехать заданное расстояние на автомобиле. Существующие бензобаки при этом слишком малы, чтобы вмещать количество водорода, которое необходимо для расстояния, которое покроет полный бензобак. Для решения этой проблемы сейчас модернизируют способы перевода водорода в жидкое или газообразное состояние. Его необходимо либо охладить до -253 °C, чтобы сжижать, либо сжать до давления, в 700 раз превышающего атмосферное, чтобы его можно было доставить в виде сжатого газа.
В настоящее время водород транспортируется по специальным трубопроводам, в автоцистернах для низкотемпературных жидкостей, в трубчатых прицепах, перевозящих газообразный водород, по железной дороге или на баржах [2].
Согласно докладу МЭА, к 2050 году мировой спрос на водород должен достичь 528 млн тонн — против 87 млн в 2020, — а его доля в мировом потреблении составит 18%, из них 10% будет приходиться на зеленый водород.
К 2050 году МЭА планирует снизить затраты на производство этого экологически чистого вида топлива до 2 $ за килограмм, что существенно ниже нынешних 10 $. Это произойдет благодаря развитию технологий ВИЭ и удешевлению производства энергии ветра и солнца.
В июне 2020 года Германия объявила о реализации национальной водородной стратегии с инвестициями в 7 млрд евро, чтобы стать лидером в этой области.
Япония, Франция, Южная Корея, Австралия, Нидерланды и Норвегия начали свой курс на водород раньше Германии, а Япония сделала это раньше всех — в декабре 2017 года.
В июле 2020 года Минэнерго подготовило план развития в РФ водородной энергетики на период 2020—2024 годов. Производить водород собираются «Росатом», «Газпром» и «Новатэк» [3].
Библиографические ссылки
1. Department of Energy [Электронный ресурс]. URL: https://www.energy. gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-processes (дата обращения: 12.04.2022).
2. International energy agency [Электронный ресурс]. URL: https://www.iea.org/areas-of-work/international-collab orations/cem (дата обращения: 12.04.2022).
3. Aussiedlerbote [Электронный ресурс]. URL: https://aussiedlerbote.de/2020/06/germaniya-planiruet-investirovat/ (дата обращения: 12.04.2022).
© Лукин С. Н., Киореску С. В., 2022
