1. Використання водню змінює структуру енергетики Починаючи з 2014 року в Японії спостерігається активізація...
2. П'ять аргументів на користь водню
3. Завдання на шляху до широкого використання водню: зниження витрат, участь населення, створення ланцюжків...
4. Поєднання водню з іншими енергоносіями: два методу, запропонованих в Японії
5. «Ланцюжок поставок, вільна від CO 2»: комбінація з кам'яним вугіллям
6. Зручний в доставці і зберіганні «водень SPERA»
7. Найпривабливіша риса водню полягає в потенційній здатності змінити всю структуру енергоспоживання
8. Використання водню змінює структуру енергетики
9. Активізація роботи в напрямку використання водню
10. П'ять аргументів на користь водню
11. Завдання на шляху до широкого використання водню: зниження витрат, участь населення, створення ланцюжків...
12. Поєднання водню з іншими енергоносіями: два методу, запропонованих в Японії
13. «Ланцюжок поставок, вільна від CO 2»: комбінація з кам'яним вугіллям
14. Зручний в доставці і зберіганні «водень SPERA»
15. Найпривабливіша риса водню полягає в потенційній здатності змінити всю структуру енергоспоживання
16. Використання водню змінює структуру енергетики
17. Активізація роботи в напрямку використання водню
18. П'ять аргументів на користь водню
19. Завдання на шляху до широкого використання водню: зниження витрат, участь населення, створення ланцюжків...
20. Поєднання водню з іншими енергоносіями: два методу, запропонованих в Японії
21. «Ланцюжок поставок, вільна від CO 2»: комбінація з кам'яним вугіллям
22. Зручний в доставці і зберіганні «водень SPERA»
23. Найпривабливіша риса водню полягає в потенційній здатності змінити всю структуру енергоспоживання

Використання водню змінює структуру енергетики

Починаючи з 2014 року в Японії спостерігається активізація руху в напрямку використання енергії водню: почалися широкі продажі автомобілів на паливних елементах і т. Д. Яким чином практичне використання водню змінить структуру енергетики?

Активізація роботи в напрямку використання водню

Для Японії 2014 рік ознаменувався зрушеннями тектонічного масштабу на шляху до побудови «водневого суспільства». У червні Рада по стратегії використання водню і паливних елементів Міністерства економіки, торгівлі і промисловості Японії завершив підготовку «Дорожньої карти для стратегії використання водню і паливних елементів». У листопаді влада Токіо виробили політику, яка покликана зробити проведення літніх Олімпійських ігор в японській столиці у 2020 році важливим кроком в напрямку побудови «водневого суспільства», оголосивши про конкретні напрямки роботи та заходи бюджетного фінансування. Практично одночасно з цим компанії Honda Motor Co., Ltd. і Toyota Motor Corporation прийняли рішення про випуск на ринок автомобілів на паливних елементах, а Iwatani Corporation і JX Nippon Oil & Energy Corporation опублікували роздрібні ціни на водень на водневих заправних станціях. Таким чином, відбулася різка активізація зусиль, спрямованих на розвиток використання водню в якості джерела енергії.

У справі практичного застосування паливних елементів, які використовують водень, Японія з самого початку грала важливу лідируючу роль по відношенню до інших країн. Яскравим свідченням цього є той факт, що в 2009 році компанії Tokyo Gas Co., Ltd. і Panasonic Corporation першими у всьому світі випустили на ринок паливні елементи для домогосподарств (системи Ene-Farm). А потім, в грудні 2014 року, компанія Toyota нарешті реалізувала плани виведення на ринок автомобілів на паливних елементах масового виробництва. Ця подія також набула широкого розголосу, оскільки є першим в світі звершенням такого роду.

П'ять аргументів на користь водню

У чому ж полягає важливість практичного використання водню? В цілому значення використання водню в якості джерела енергії можна звести до п'яти пунктів.

По-перше, при використанні водню не виникає емісії вуглекислого газу, тому вагомим аргументом є те, що він є екологічно дружнім енергоносієм. Однак слід зазначити, що це стосується лише безпосередньо до використання в якості джерела енергії, оскільки в разі, якщо для отримання водню використовується викопне паливо, це перевага послаблюється. Отже, в повній мірі водень проявляє свою екологічну чистоту в тому випадку, коли для його вироблення використовується енергія поновлюваних джерел.

По-друге, при використанні водню в паливних елементах, оскільки вироблення електроенергії здійснюється за допомогою електрохімічного процесу, він демонструє виключно високу ефективність, що служить вагомим козирем з точки зору економії енергії. Говорячи в загальному і цілому, при виробленні електроенергії звичайними способами електроенергетичні компанії витрачають даремно приблизно 60% енергії. Вироблення електроенергії за допомогою паливних елементів дозволяє істотно скоротити ці енергетичні втрати. До того ж, оскільки використовувані в житлових будинках і великих будівлях системи зі стаціонарними паливними елементами постачають не тільки електроенергією, але одночасно і теплом, з цієї точки зору їх енергозберігаюча ефективність також досить висока.

По-третє, і автомобілі на паливних елементах, і стаціонарні системи на паливних елементах в разі землетрусів та інших надзвичайних ситуацій можуть бути використані в якості резервних джерел енергії, співслужив тим самим важливу службу для порятунку життів і налагодженню побуту людей. Таким чином, поширення паливних елементів сприяє підвищенню можливостей протистояти стихійним лихам.

По-четверте, водень може бути отриманий різними способами, і його можна застосовувати не тільки в якості джерела енергії, а й як засіб доставки енергії, тому в поєднанні з іншими джерелами енергії це дозволяє використовувати його як засіб, що дозволяє компенсувати недоліки кожного з інших джерел і в той же час максимально використовувати їх переваги. У певному сенсі саме цей «потенціал зміни загальної структури енергетики» і є найпривабливішою особливістю використання водню. Більш конкретно цей потенціал буде розглянуто в другій половині даної статті.

По-п'яте, для Японії значення цього джерела полягає ще й в тому, що в області технологій, пов'язаних з використанням водню, наша країна займає лідируючі позиції у всьому світі, і в разі, якщо використання водню набуде поширення, це може сприяти як пожвавленню кон'юнктури національної економіки в цілому, так і створенню додаткових робочих місць. Японія займає перше місце серед всіх країн світу за кількістю заявок на видачу авторських свідоцтв, пов'язаних з технологіями паливних елементів, причому зі значним відривом від другого і наступних суперників. Японські виробники мають досить високу конкурентноздатність і в виробництві резервуарів для зберігання водню. У використанні водню, поряд з областю використання геотермальної енергії, підприємства нашої країни забезпечили собі конкурентні переваги.

Завдання на шляху до широкого використання водню: зниження витрат, участь населення, створення ланцюжків поставок

Однак на шляху до широкого практичного використання водню залишаються і невирішені завдання.

Найсерйозніша з них - необхідність зменшити витрати. Якими б чудовими властивостями не володів водень як джерело енергії, до тих пір, поки буде залишатися високою його вартість, справжнього поширення не відбудеться. Найбільш вірним шляхом зниження витрат є шлях технологічних інновацій, проте, ймовірно, необхідно задіяти й інші прийоми і ідеї, зокрема: (1) використовувати водень в поєднанні з іншими джерелами енергії, які характеризуються низькою вартістю, одночасно задіявши таким чином переваги водню і підвищивши загальну економічну віддачу; (2) створивши в першу чергу інфраструктуру поставок щодо низкозатратного побічного водню (в процесі його отримання найчастіше використовується викопне паливо), мінімізувати витрати за рахунок масштабів вироблення на використовують водень об'єктах, після чого нарощувати обсяги використання «зеленого» (екологічно чистого при виробленні) водню, одержуваного за рахунок використання енергії відновлюваних джерел.

Ще одне завдання полягає у формуванні механізмів побудови суспільства водню за участю населення. Немає необхідності говорити про те, що для цього потрібно запустити процес, що формує схвальне ставлення в суспільстві, як в плані величини податкового навантаження, так і в плані забезпечення безпеки. З загальносвітової точки зору, існує велика кількість регіонів, де використання водню розвивається як засіб, що сприяє розподілене енергопостачання. Для становлення водневого суспільства на локальному рівні незамінним фактором є зацікавленість і участь місцевих жителів.

Практичним завданням є одноразова створення ланцюжків постачання, пов'язаних з воднем. Співвідношення автомобілів на паливних елементах і водневих заправних станцій часто характеризували як проблему в дусі: «Що було раніше, курка чи яйце?» Оскільки з обох сторін попередньою умовою вважалося поширення іншого боку, обидві займали вичікувальну позицію, що в результаті приводило до відсутності прогресу. Однак останнім часом між сторонами складаються стосунки, які стали уподібнювати «квітам і бджолам». З усвідомленням того, що взаємини носять симбиотический характер, немов по команді, почалося одночасне погоджений розвиток автомобілів на паливних елементах і водневих заправних станцій.

Наша країна випереджає весь світ в розробці паливних елементів, проте в плані інфраструктури постачання воднем вона все ще значно відстає від інших. В даний момент увагу суспільства привертає план токійських влади, який відводить проведення літніх Олімпійських ігор в Токіо роль серйозного кроку в напрямку втілення в життя водневого суспільства, а саме, створення ланцюжка постачання.

Поєднання водню з іншими енергоносіями: два методу, запропонованих в Японії

Одним з ключів до розширення практичного використання водню є «підвищення загального показника ефективності витрат з одночасним залученням переваг водню за рахунок комбінування його використання з іншими, більш дешевими джерелами енергії». Які конкретні способи є для досягнення цієї мети?

«Ланцюжок поставок, вільна від CO 2»: комбінація з кам'яним вугіллям

«Дорогий, але чудово екологічний» водень при комбінуванні з «дешевим, але поступається в екологічності» вугіллям демонструє взаємодоповнюючий ефект. Прикладом тому служить проект вільної від емісій вуглекислого газу ланцюжка поставок водню, отриманого з бурого вугілля, над комерційною реалізацією якого працює компанія Kawasaki Heavy Industries, Ltd.

Він полягає в тому, що в австралійському штаті Вікторія працює об'єкт по отриманню водню з бурого вугілля, при цьому ведеться збір і зберігання утворюється двоокису вуглецю (CCS: Carbon Capture and Storage), в той час як отриманий водень з завантажувального терміналу спеціальним танкером доставляється на розвантажувальний термінал в Японію, після чого використовується в нашій країні для водневої генерації електроенергії, заправки паливних елементів автомобілів, а також на інші потреби.

У разі реалізації, ця воднева ланцюжок, завдяки повномасштабного впровадження CCS і активізації використання водню дозволить внести значний вклад в справу охорони глобальної навколишнього середовища. Але цим ефект не обмежиться.

В австралійському штаті Вікторія, якому пощастило набагато менше, ніж Новому Південному Уельсу і Квінсленду, що володіє запасами високоякісного вугілля, в разі, якщо вдасться використовувати в хімічній промисловості і виробництві добрив амоній і сечовину, одержувані в якості побічного продукту при виробленні водню з бурого вугілля, це послужить пожвавленню економічного життя регіону, що ще більш посилить ефективність використання малоцінних бурого вугілля.

З іншого боку, для Японії, використовуючи підхід, близький за змістом до «двосторонньому залікових кредитному механізму», в разі введення для підприємців, які сприяють по CCS і провідних всередині країни вироблення електроенергії з використанням водню, системи, одночасно визнає в тій чи іншій мірі спорудження додаткових теплових вугільних електростанцій нового покоління, це дозволить стримувати одну з найбільш серйозних загроз національній економіці: зростання витрат на придбання палива для електростанцій. Таким чином, вибудовування ланцюжка постачання водню, отриманого з бурого вугілля без емісій CO 2, є проектом, несе подвійну і навіть потрійну користь. ( «Двосторонній заліковий кредитний механізм» - це механізм розподілу між країною-донором і країною-реципієнтом результату по скороченню емісій, досягнутого завдяки передачі іншій державі технології скорочення емісій парникових газів.)

Зручний в доставці і зберіганні «водень SPERA»

Водень можна також використовувати в комбінації з нафтою і природним газом, а також з вітрової та сонячної енергією. Конкретним прикладом служить проект «водень SPERA», реалізацією якого займається японська фірма Chiyoda Corporation.

Кажуть, що слово SPERA на латині означає «Надійся!» Під даним назвою ця компанія займається реалізацією задуму, який полягає в наступному. Поблизу від нафтових і газоносних родовищ, вугільних шахт, а також великомасштабних вітрових ферм (об'єктів вироблення електроенергії множинними вітряними генераторами) споруджуються заводи, на яких водень зв'язується толуолом, будучи перетворений в MCH (метілціклогексан - речовина, рідке при нормальній температурі і атмосферному тиску), який простий в перевезенні. У свою чергу, доставлений до Японії або в інше місце призначення MCH на відповідному заводі перетвориться назад в водень і толуол, після чого водень використовується за призначенням (а толуол повертається на підприємство щодо зв'язування водню для наступного циклу використання).

Ключова ідея цього проекту полягає в реалізації принципу зв'язування водню в MCH (і перетворення його тим самим в «зручний для транспортування водень» і «зручний для накопичення і зберігання водень»). Саме цей «зручний у використанні водень» в Chiyoda Corporation і називають «воднем SPERA». У разі, якщо «водень SPERA» набуде поширення, він буквально послужить здійсненню надії людства на практичне освоєння водню.

В якості першого кроку Chiyoda Corporation планує спорудження потужностей щодо зв'язування водню толуолом в тих місцях, де його отримують як побічний продукт: в нафто-, газо- і вуглевидобувних державах. В цьому випадку при зборі і зберіганні безпосередньо на місці вуглекислого газу (CCS), який утворюється при риформінгу вуглеводнів в місцях видобутку нафти, газу і вугілля, стає можливим здійснити масштабні скорочення емісій CO 2. Крім того, що стосується нафтових родовищ, за рахунок закачування зібраного вуглекислого газу можна домагатися підвищення нафтовіддачі пласта (EOR, Enhanced Oil Recovery), збільшуючи тим самим обсяги нафтовидобутку.

Як другий крок Chiyoda Corporation ставить за мету здійснювати електроліз води, використовуючи електроенергію, вироблену за рахунок енергії поновлюваних джерел, таких, як вітер, сонячне світло і інші, і використовувати отриманий таким чином водень у вигляді «водню SPERA». Хоча вітрова та сонячна генерація електроенергії, практично не створюють емісій CO 2, і є сильним козирем серед заходів боротьби з глобальним потеплінням, одна притаманна їм особливість служить перешкодою: у багатьох випадках вони вимагають прокладки нових ліній електропередачі, що тягне великі витрати і затримує поширення використання енергії сонця і вітру. Засобом подолання цієї перешкоди в разі розумного створення відповідних механізмів може послужити «водень SPERA», що дозволяє здійснювати транспортування енергоносія замість використання ЛЕП. Таким чином, «водень SPERA» є засобом, що сприяє прискоренню поширення вітрової та сонячної генерації електроенергії.

Найпривабливіша риса водню полягає в потенційній здатності змінити всю структуру енергоспоживання

Крім вищевикладеного, в країнах Заходу починають все ширше застосовувати метод power to gas (перетворення електроенергії в газ), при якому електрична енергія з вітрових електростанцій використовується для отримання методом електролізу водню, який, в свою чергу, подмешивается до природного газу в трубопроводах при перекачуванні останнього . Таким чином, в кінцевому рахунку продукт електроенергетики використовується в формі горючого газу. Цей прийом є спробою ефективно використовувати надлишки електроенергії, вироблені вітровими електростанції там, де в іншому випадку вони не знайдуть корисного застосування зважаючи на брак ліній електропередачі.

Таким чином, використовуючи водень в комбінації з іншими енергоносіями і джерелами енергії, з його допомогою можливо заповнювати недоліки інших енергоносіїв і джерел енергії, одночасно максимально використовуючи їх переваги. Дозволю собі ще раз підкреслити, що саме цей «потенціал зміни структури енергетики в цілому» і є найбільш привабливою особливістю використання водню.

(Оригінал статті на японській мові опублікований 9 березня 2015 року. Фото до заголовку: Заправка автомобіля на паливних елементах Toyota моделі Mirai ( «Майбутнє») на першій в Токіо комерційної водневої заправної станції, 18 грудня 2014 року, фотографія надана Jiji Press)

Використання водню змінює структуру енергетики

Починаючи з 2014 року в Японії спостерігається активізація руху в напрямку використання енергії водню: почалися широкі продажі автомобілів на паливних елементах і т. Д. Яким чином практичне використання водню змінить структуру енергетики?

Активізація роботи в напрямку використання водню

Для Японії 2014 рік ознаменувався зрушеннями тектонічного масштабу на шляху до побудови «водневого суспільства». У червні Рада по стратегії використання водню і паливних елементів Міністерства економіки, торгівлі і промисловості Японії завершив підготовку «Дорожньої карти для стратегії використання водню і паливних елементів». У листопаді влада Токіо виробили політику, яка покликана зробити проведення літніх Олімпійських ігор в японській столиці у 2020 році важливим кроком в напрямку побудови «водневого суспільства», оголосивши про конкретні напрямки роботи та заходи бюджетного фінансування. Практично одночасно з цим компанії Honda Motor Co., Ltd. і Toyota Motor Corporation прийняли рішення про випуск на ринок автомобілів на паливних елементах, а Iwatani Corporation і JX Nippon Oil & Energy Corporation опублікували роздрібні ціни на водень на водневих заправних станціях. Таким чином, відбулася різка активізація зусиль, спрямованих на розвиток використання водню в якості джерела енергії.

У справі практичного застосування паливних елементів, які використовують водень, Японія з самого початку грала важливу лідируючу роль по відношенню до інших країн. Яскравим свідченням цього є той факт, що в 2009 році компанії Tokyo Gas Co., Ltd. і Panasonic Corporation першими у всьому світі випустили на ринок паливні елементи для домогосподарств (системи Ene-Farm). А потім, в грудні 2014 року, компанія Toyota нарешті реалізувала плани виведення на ринок автомобілів на паливних елементах масового виробництва. Ця подія також набула широкого розголосу, оскільки є першим в світі звершенням такого роду.

П'ять аргументів на користь водню

У чому ж полягає важливість практичного використання водню? В цілому значення використання водню в якості джерела енергії можна звести до п'яти пунктів.

По-перше, при використанні водню не виникає емісії вуглекислого газу, тому вагомим аргументом є те, що він є екологічно дружнім енергоносієм. Однак слід зазначити, що це стосується лише безпосередньо до використання в якості джерела енергії, оскільки в разі, якщо для отримання водню використовується викопне паливо, це перевага послаблюється. Отже, в повній мірі водень проявляє свою екологічну чистоту в тому випадку, коли для його вироблення використовується енергія поновлюваних джерел.

По-друге, при використанні водню в паливних елементах, оскільки вироблення електроенергії здійснюється за допомогою електрохімічного процесу, він демонструє виключно високу ефективність, що служить вагомим козирем з точки зору економії енергії. Говорячи в загальному і цілому, при виробленні електроенергії звичайними способами електроенергетичні компанії витрачають даремно приблизно 60% енергії. Вироблення електроенергії за допомогою паливних елементів дозволяє істотно скоротити ці енергетичні втрати. До того ж, оскільки використовувані в житлових будинках і великих будівлях системи зі стаціонарними паливними елементами постачають не тільки електроенергією, але одночасно і теплом, з цієї точки зору їх енергозберігаюча ефективність також досить висока.

По-третє, і автомобілі на паливних елементах, і стаціонарні системи на паливних елементах в разі землетрусів та інших надзвичайних ситуацій можуть бути використані в якості резервних джерел енергії, співслужив тим самим важливу службу для порятунку життів і налагодженню побуту людей. Таким чином, поширення паливних елементів сприяє підвищенню можливостей протистояти стихійним лихам.

По-четверте, водень може бути отриманий різними способами, і його можна застосовувати не тільки в якості джерела енергії, а й як засіб доставки енергії, тому в поєднанні з іншими джерелами енергії це дозволяє використовувати його як засіб, що дозволяє компенсувати недоліки кожного з інших джерел і в той же час максимально використовувати їх переваги. У певному сенсі саме цей «потенціал зміни загальної структури енергетики» і є найпривабливішою особливістю використання водню. Більш конкретно цей потенціал буде розглянуто в другій половині даної статті.

По-п'яте, для Японії значення цього джерела полягає ще й в тому, що в області технологій, пов'язаних з використанням водню, наша країна займає лідируючі позиції у всьому світі, і в разі, якщо використання водню набуде поширення, це може сприяти як пожвавленню кон'юнктури національної економіки в цілому, так і створенню додаткових робочих місць. Японія займає перше місце серед всіх країн світу за кількістю заявок на видачу авторських свідоцтв, пов'язаних з технологіями паливних елементів, причому зі значним відривом від другого і наступних суперників. Японські виробники мають досить високу конкурентноздатність і в виробництві резервуарів для зберігання водню. У використанні водню, поряд з областю використання геотермальної енергії, підприємства нашої країни забезпечили собі конкурентні переваги.

Завдання на шляху до широкого використання водню: зниження витрат, участь населення, створення ланцюжків поставок

Однак на шляху до широкого практичного використання водню залишаються і невирішені завдання.

Найсерйозніша з них - необхідність зменшити витрати. Якими б чудовими властивостями не володів водень як джерело енергії, до тих пір, поки буде залишатися високою його вартість, справжнього поширення не відбудеться. Найбільш вірним шляхом зниження витрат є шлях технологічних інновацій, проте, ймовірно, необхідно задіяти й інші прийоми і ідеї, зокрема: (1) використовувати водень в поєднанні з іншими джерелами енергії, які характеризуються низькою вартістю, одночасно задіявши таким чином переваги водню і підвищивши загальну економічну віддачу; (2) створивши в першу чергу інфраструктуру поставок щодо низкозатратного побічного водню (в процесі його отримання найчастіше використовується викопне паливо), мінімізувати витрати за рахунок масштабів вироблення на використовують водень об'єктах, після чого нарощувати обсяги використання «зеленого» (екологічно чистого при виробленні) водню, одержуваного за рахунок використання енергії відновлюваних джерел.

Ще одне завдання полягає у формуванні механізмів побудови суспільства водню за участю населення. Немає необхідності говорити про те, що для цього потрібно запустити процес, що формує схвальне ставлення в суспільстві, як в плані величини податкового навантаження, так і в плані забезпечення безпеки. З загальносвітової точки зору, існує велика кількість регіонів, де використання водню розвивається як засіб, що сприяє розподілене енергопостачання. Для становлення водневого суспільства на локальному рівні незамінним фактором є зацікавленість і участь місцевих жителів.

Практичним завданням є одноразова створення ланцюжків постачання, пов'язаних з воднем. Співвідношення автомобілів на паливних елементах і водневих заправних станцій часто характеризували як проблему в дусі: «Що було раніше, курка чи яйце?» Оскільки з обох сторін попередньою умовою вважалося поширення іншого боку, обидві займали вичікувальну позицію, що в результаті приводило до відсутності прогресу. Однак останнім часом між сторонами складаються стосунки, які стали уподібнювати «квітам і бджолам». З усвідомленням того, що взаємини носять симбиотический характер, немов по команді, почалося одночасне погоджений розвиток автомобілів на паливних елементах і водневих заправних станцій.

Наша країна випереджає весь світ в розробці паливних елементів, проте в плані інфраструктури постачання воднем вона все ще значно відстає від інших. В даний момент увагу суспільства привертає план токійських влади, який відводить проведення літніх Олімпійських ігор в Токіо роль серйозного кроку в напрямку втілення в життя водневого суспільства, а саме, створення ланцюжка постачання.

Поєднання водню з іншими енергоносіями: два методу, запропонованих в Японії

Одним з ключів до розширення практичного використання водню є «підвищення загального показника ефективності витрат з одночасним залученням переваг водню за рахунок комбінування його використання з іншими, більш дешевими джерелами енергії». Які конкретні способи є для досягнення цієї мети?

«Ланцюжок поставок, вільна від CO 2»: комбінація з кам'яним вугіллям

«Дорогий, але чудово екологічний» водень при комбінуванні з «дешевим, але поступається в екологічності» вугіллям демонструє взаємодоповнюючий ефект. Прикладом тому служить проект вільної від емісій вуглекислого газу ланцюжка поставок водню, отриманого з бурого вугілля, над комерційною реалізацією якого працює компанія Kawasaki Heavy Industries, Ltd.

Він полягає в тому, що в австралійському штаті Вікторія працює об'єкт по отриманню водню з бурого вугілля, при цьому ведеться збір і зберігання утворюється двоокису вуглецю (CCS: Carbon Capture and Storage), в той час як отриманий водень з завантажувального терміналу спеціальним танкером доставляється на розвантажувальний термінал в Японію, після чого використовується в нашій країні для водневої генерації електроенергії, заправки паливних елементів автомобілів, а також на інші потреби.

У разі реалізації, ця воднева ланцюжок, завдяки повномасштабного впровадження CCS і активізації використання водню дозволить внести значний вклад в справу охорони глобальної навколишнього середовища. Але цим ефект не обмежиться.

В австралійському штаті Вікторія, якому пощастило набагато менше, ніж Новому Південному Уельсу і Квінсленду, що володіє запасами високоякісного вугілля, в разі, якщо вдасться використовувати в хімічній промисловості і виробництві добрив амоній і сечовину, одержувані в якості побічного продукту при виробленні водню з бурого вугілля, це послужить пожвавленню економічного життя регіону, що ще більш посилить ефективність використання малоцінних бурого вугілля.

З іншого боку, для Японії, використовуючи підхід, близький за змістом до «двосторонньому залікових кредитному механізму», в разі введення для підприємців, які сприяють по CCS і провідних всередині країни вироблення електроенергії з використанням водню, системи, одночасно визнає в тій чи іншій мірі спорудження додаткових теплових вугільних електростанцій нового покоління, це дозволить стримувати одну з найбільш серйозних загроз національній економіці: зростання витрат на придбання палива для електростанцій. Таким чином, вибудовування ланцюжка постачання водню, отриманого з бурого вугілля без емісій CO 2, є проектом, несе подвійну і навіть потрійну користь. ( «Двосторонній заліковий кредитний механізм» - це механізм розподілу між країною-донором і країною-реципієнтом результату по скороченню емісій, досягнутого завдяки передачі іншій державі технології скорочення емісій парникових газів.)

Зручний в доставці і зберіганні «водень SPERA»

Водень можна також використовувати в комбінації з нафтою і природним газом, а також з вітрової та сонячної енергією. Конкретним прикладом служить проект «водень SPERA», реалізацією якого займається японська фірма Chiyoda Corporation.

Кажуть, що слово SPERA на латині означає «Надійся!» Під даним назвою ця компанія займається реалізацією задуму, який полягає в наступному. Поблизу від нафтових і газоносних родовищ, вугільних шахт, а також великомасштабних вітрових ферм (об'єктів вироблення електроенергії множинними вітряними генераторами) споруджуються заводи, на яких водень зв'язується толуолом, будучи перетворений в MCH (метілціклогексан - речовина, рідке при нормальній температурі і атмосферному тиску), який простий в перевезенні. У свою чергу, доставлений до Японії або в інше місце призначення MCH на відповідному заводі перетвориться назад в водень і толуол, після чого водень використовується за призначенням (а толуол повертається на підприємство щодо зв'язування водню для наступного циклу використання).

Ключова ідея цього проекту полягає в реалізації принципу зв'язування водню в MCH (і перетворення його тим самим в «зручний для транспортування водень» і «зручний для накопичення і зберігання водень»). Саме цей «зручний у використанні водень» в Chiyoda Corporation і називають «воднем SPERA». У разі, якщо «водень SPERA» набуде поширення, він буквально послужить здійсненню надії людства на практичне освоєння водню.

В якості першого кроку Chiyoda Corporation планує спорудження потужностей щодо зв'язування водню толуолом в тих місцях, де його отримують як побічний продукт: в нафто-, газо- і вуглевидобувних державах. В цьому випадку при зборі і зберіганні безпосередньо на місці вуглекислого газу (CCS), який утворюється при риформінгу вуглеводнів в місцях видобутку нафти, газу і вугілля, стає можливим здійснити масштабні скорочення емісій CO 2. Крім того, що стосується нафтових родовищ, за рахунок закачування зібраного вуглекислого газу можна домагатися підвищення нафтовіддачі пласта (EOR, Enhanced Oil Recovery), збільшуючи тим самим обсяги нафтовидобутку.

Як другий крок Chiyoda Corporation ставить за мету здійснювати електроліз води, використовуючи електроенергію, вироблену за рахунок енергії поновлюваних джерел, таких, як вітер, сонячне світло і інші, і використовувати отриманий таким чином водень у вигляді «водню SPERA». Хоча вітрова та сонячна генерація електроенергії, практично не створюють емісій CO 2, і є сильним козирем серед заходів боротьби з глобальним потеплінням, одна притаманна їм особливість служить перешкодою: у багатьох випадках вони вимагають прокладки нових ліній електропередачі, що тягне великі витрати і затримує поширення використання енергії сонця і вітру. Засобом подолання цієї перешкоди в разі розумного створення відповідних механізмів може послужити «водень SPERA», що дозволяє здійснювати транспортування енергоносія замість використання ЛЕП. Таким чином, «водень SPERA» є засобом, що сприяє прискоренню поширення вітрової та сонячної генерації електроенергії.

Найпривабливіша риса водню полягає в потенційній здатності змінити всю структуру енергоспоживання

Крім вищевикладеного, в країнах Заходу починають все ширше застосовувати метод power to gas (перетворення електроенергії в газ), при якому електрична енергія з вітрових електростанцій використовується для отримання методом електролізу водню, який, в свою чергу, подмешивается до природного газу в трубопроводах при перекачуванні останнього . Таким чином, в кінцевому рахунку продукт електроенергетики використовується в формі горючого газу. Цей прийом є спробою ефективно використовувати надлишки електроенергії, вироблені вітровими електростанції там, де в іншому випадку вони не знайдуть корисного застосування зважаючи на брак ліній електропередачі.

Таким чином, використовуючи водень в комбінації з іншими енергоносіями і джерелами енергії, з його допомогою можливо заповнювати недоліки інших енергоносіїв і джерел енергії, одночасно максимально використовуючи їх переваги. Дозволю собі ще раз підкреслити, що саме цей «потенціал зміни структури енергетики в цілому» і є найбільш привабливою особливістю використання водню.

(Оригінал статті на японській мові опублікований 9 березня 2015 року. Фото до заголовку: Заправка автомобіля на паливних елементах Toyota моделі Mirai ( «Майбутнє») на першій в Токіо комерційної водневої заправної станції, 18 грудня 2014 року, фотографія надана Jiji Press)

Використання водню змінює структуру енергетики

Починаючи з 2014 року в Японії спостерігається активізація руху в напрямку використання енергії водню: почалися широкі продажі автомобілів на паливних елементах і т. Д. Яким чином практичне використання водню змінить структуру енергетики?

Активізація роботи в напрямку використання водню

Для Японії 2014 рік ознаменувався зрушеннями тектонічного масштабу на шляху до побудови «водневого суспільства». У червні Рада по стратегії використання водню і паливних елементів Міністерства економіки, торгівлі і промисловості Японії завершив підготовку «Дорожньої карти для стратегії використання водню і паливних елементів». У листопаді влада Токіо виробили політику, яка покликана зробити проведення літніх Олімпійських ігор в японській столиці у 2020 році важливим кроком в напрямку побудови «водневого суспільства», оголосивши про конкретні напрямки роботи та заходи бюджетного фінансування. Практично одночасно з цим компанії Honda Motor Co., Ltd. і Toyota Motor Corporation прийняли рішення про випуск на ринок автомобілів на паливних елементах, а Iwatani Corporation і JX Nippon Oil & Energy Corporation опублікували роздрібні ціни на водень на водневих заправних станціях. Таким чином, відбулася різка активізація зусиль, спрямованих на розвиток використання водню в якості джерела енергії.

У справі практичного застосування паливних елементів, які використовують водень, Японія з самого початку грала важливу лідируючу роль по відношенню до інших країн. Яскравим свідченням цього є той факт, що в 2009 році компанії Tokyo Gas Co., Ltd. і Panasonic Corporation першими у всьому світі випустили на ринок паливні елементи для домогосподарств (системи Ene-Farm). А потім, в грудні 2014 року, компанія Toyota нарешті реалізувала плани виведення на ринок автомобілів на паливних елементах масового виробництва. Ця подія також набула широкого розголосу, оскільки є першим в світі звершенням такого роду.

П'ять аргументів на користь водню

У чому ж полягає важливість практичного використання водню? В цілому значення використання водню в якості джерела енергії можна звести до п'яти пунктів.

По-перше, при використанні водню не виникає емісії вуглекислого газу, тому вагомим аргументом є те, що він є екологічно дружнім енергоносієм. Однак слід зазначити, що це стосується лише безпосередньо до використання в якості джерела енергії, оскільки в разі, якщо для отримання водню використовується викопне паливо, це перевага послаблюється. Отже, в повній мірі водень проявляє свою екологічну чистоту в тому випадку, коли для його вироблення використовується енергія поновлюваних джерел.

По-друге, при використанні водню в паливних елементах, оскільки вироблення електроенергії здійснюється за допомогою електрохімічного процесу, він демонструє виключно високу ефективність, що служить вагомим козирем з точки зору економії енергії. Говорячи в загальному і цілому, при виробленні електроенергії звичайними способами електроенергетичні компанії витрачають даремно приблизно 60% енергії. Вироблення електроенергії за допомогою паливних елементів дозволяє істотно скоротити ці енергетичні втрати. До того ж, оскільки використовувані в житлових будинках і великих будівлях системи зі стаціонарними паливними елементами постачають не тільки електроенергією, але одночасно і теплом, з цієї точки зору їх енергозберігаюча ефективність також досить висока.

По-третє, і автомобілі на паливних елементах, і стаціонарні системи на паливних елементах в разі землетрусів та інших надзвичайних ситуацій можуть бути використані в якості резервних джерел енергії, співслужив тим самим важливу службу для порятунку життів і налагодженню побуту людей. Таким чином, поширення паливних елементів сприяє підвищенню можливостей протистояти стихійним лихам.

По-четверте, водень може бути отриманий різними способами, і його можна застосовувати не тільки в якості джерела енергії, а й як засіб доставки енергії, тому в поєднанні з іншими джерелами енергії це дозволяє використовувати його як засіб, що дозволяє компенсувати недоліки кожного з інших джерел і в той же час максимально використовувати їх переваги. У певному сенсі саме цей «потенціал зміни загальної структури енергетики» і є найпривабливішою особливістю використання водню. Більш конкретно цей потенціал буде розглянуто в другій половині даної статті.

По-п'яте, для Японії значення цього джерела полягає ще й в тому, що в області технологій, пов'язаних з використанням водню, наша країна займає лідируючі позиції у всьому світі, і в разі, якщо використання водню набуде поширення, це може сприяти як пожвавленню кон'юнктури національної економіки в цілому, так і створенню додаткових робочих місць. Японія займає перше місце серед всіх країн світу за кількістю заявок на видачу авторських свідоцтв, пов'язаних з технологіями паливних елементів, причому зі значним відривом від другого і наступних суперників. Японські виробники мають досить високу конкурентноздатність і в виробництві резервуарів для зберігання водню. У використанні водню, поряд з областю використання геотермальної енергії, підприємства нашої країни забезпечили собі конкурентні переваги.

Завдання на шляху до широкого використання водню: зниження витрат, участь населення, створення ланцюжків поставок

Однак на шляху до широкого практичного використання водню залишаються і невирішені завдання.

Найсерйозніша з них - необхідність зменшити витрати. Якими б чудовими властивостями не володів водень як джерело енергії, до тих пір, поки буде залишатися високою його вартість, справжнього поширення не відбудеться. Найбільш вірним шляхом зниження витрат є шлях технологічних інновацій, проте, ймовірно, необхідно задіяти й інші прийоми і ідеї, зокрема: (1) використовувати водень в поєднанні з іншими джерелами енергії, які характеризуються низькою вартістю, одночасно задіявши таким чином переваги водню і підвищивши загальну економічну віддачу; (2) створивши в першу чергу інфраструктуру поставок щодо низкозатратного побічного водню (в процесі його отримання найчастіше використовується викопне паливо), мінімізувати витрати за рахунок масштабів вироблення на використовують водень об'єктах, після чого нарощувати обсяги використання «зеленого» (екологічно чистого при виробленні) водню, одержуваного за рахунок використання енергії відновлюваних джерел.

Ще одне завдання полягає у формуванні механізмів побудови суспільства водню за участю населення. Немає необхідності говорити про те, що для цього потрібно запустити процес, що формує схвальне ставлення в суспільстві, як в плані величини податкового навантаження, так і в плані забезпечення безпеки. З загальносвітової точки зору, існує велика кількість регіонів, де використання водню розвивається як засіб, що сприяє розподілене енергопостачання. Для становлення водневого суспільства на локальному рівні незамінним фактором є зацікавленість і участь місцевих жителів.

Практичним завданням є одноразова створення ланцюжків постачання, пов'язаних з воднем. Співвідношення автомобілів на паливних елементах і водневих заправних станцій часто характеризували як проблему в дусі: «Що було раніше, курка чи яйце?» Оскільки з обох сторін попередньою умовою вважалося поширення іншого боку, обидві займали вичікувальну позицію, що в результаті приводило до відсутності прогресу. Однак останнім часом між сторонами складаються стосунки, які стали уподібнювати «квітам і бджолам». З усвідомленням того, що взаємини носять симбиотический характер, немов по команді, почалося одночасне погоджений розвиток автомобілів на паливних елементах і водневих заправних станцій.

Наша країна випереджає весь світ в розробці паливних елементів, проте в плані інфраструктури постачання воднем вона все ще значно відстає від інших. В даний момент увагу суспільства привертає план токійських влади, який відводить проведення літніх Олімпійських ігор в Токіо роль серйозного кроку в напрямку втілення в життя водневого суспільства, а саме, створення ланцюжка постачання.

Поєднання водню з іншими енергоносіями: два методу, запропонованих в Японії

Одним з ключів до розширення практичного використання водню є «підвищення загального показника ефективності витрат з одночасним залученням переваг водню за рахунок комбінування його використання з іншими, більш дешевими джерелами енергії». Які конкретні способи є для досягнення цієї мети?

«Ланцюжок поставок, вільна від CO 2»: комбінація з кам'яним вугіллям

«Дорогий, але чудово екологічний» водень при комбінуванні з «дешевим, але поступається в екологічності» вугіллям демонструє взаємодоповнюючий ефект. Прикладом тому служить проект вільної від емісій вуглекислого газу ланцюжка поставок водню, отриманого з бурого вугілля, над комерційною реалізацією якого працює компанія Kawasaki Heavy Industries, Ltd.

Він полягає в тому, що в австралійському штаті Вікторія працює об'єкт по отриманню водню з бурого вугілля, при цьому ведеться збір і зберігання утворюється двоокису вуглецю (CCS: Carbon Capture and Storage), в той час як отриманий водень з завантажувального терміналу спеціальним танкером доставляється на розвантажувальний термінал в Японію, після чого використовується в нашій країні для водневої генерації електроенергії, заправки паливних елементів автомобілів, а також на інші потреби.

У разі реалізації, ця воднева ланцюжок, завдяки повномасштабного впровадження CCS і активізації використання водню дозволить внести значний вклад в справу охорони глобальної навколишнього середовища. Але цим ефект не обмежиться.

В австралійському штаті Вікторія, якому пощастило набагато менше, ніж Новому Південному Уельсу і Квінсленду, що володіє запасами високоякісного вугілля, в разі, якщо вдасться використовувати в хімічній промисловості і виробництві добрив амоній і сечовину, одержувані в якості побічного продукту при виробленні водню з бурого вугілля, це послужить пожвавленню економічного життя регіону, що ще більш посилить ефективність використання малоцінних бурого вугілля.

З іншого боку, для Японії, використовуючи підхід, близький за змістом до «двосторонньому залікових кредитному механізму», в разі введення для підприємців, які сприяють по CCS і провідних всередині країни вироблення електроенергії з використанням водню, системи, одночасно визнає в тій чи іншій мірі спорудження додаткових теплових вугільних електростанцій нового покоління, це дозволить стримувати одну з найбільш серйозних загроз національній економіці: зростання витрат на придбання палива для електростанцій. Таким чином, вибудовування ланцюжка постачання водню, отриманого з бурого вугілля без емісій CO 2, є проектом, несе подвійну і навіть потрійну користь. ( «Двосторонній заліковий кредитний механізм» - це механізм розподілу між країною-донором і країною-реципієнтом результату по скороченню емісій, досягнутого завдяки передачі іншій державі технології скорочення емісій парникових газів.)

Зручний в доставці і зберіганні «водень SPERA»

Водень можна також використовувати в комбінації з нафтою і природним газом, а також з вітрової та сонячної енергією. Конкретним прикладом служить проект «водень SPERA», реалізацією якого займається японська фірма Chiyoda Corporation.

Кажуть, що слово SPERA на латині означає «Надійся!» Під даним назвою ця компанія займається реалізацією задуму, який полягає в наступному. Поблизу від нафтових і газоносних родовищ, вугільних шахт, а також великомасштабних вітрових ферм (об'єктів вироблення електроенергії множинними вітряними генераторами) споруджуються заводи, на яких водень зв'язується толуолом, будучи перетворений в MCH (метілціклогексан - речовина, рідке при нормальній температурі і атмосферному тиску), який простий в перевезенні. У свою чергу, доставлений до Японії або в інше місце призначення MCH на відповідному заводі перетвориться назад в водень і толуол, після чого водень використовується за призначенням (а толуол повертається на підприємство щодо зв'язування водню для наступного циклу використання).

Ключова ідея цього проекту полягає в реалізації принципу зв'язування водню в MCH (і перетворення його тим самим в «зручний для транспортування водень» і «зручний для накопичення і зберігання водень»). Саме цей «зручний у використанні водень» в Chiyoda Corporation і називають «воднем SPERA». У разі, якщо «водень SPERA» набуде поширення, він буквально послужить здійсненню надії людства на практичне освоєння водню.

В якості першого кроку Chiyoda Corporation планує спорудження потужностей щодо зв'язування водню толуолом в тих місцях, де його отримують як побічний продукт: в нафто-, газо- і вуглевидобувних державах. В цьому випадку при зборі і зберіганні безпосередньо на місці вуглекислого газу (CCS), який утворюється при риформінгу вуглеводнів в місцях видобутку нафти, газу і вугілля, стає можливим здійснити масштабні скорочення емісій CO 2. Крім того, що стосується нафтових родовищ, за рахунок закачування зібраного вуглекислого газу можна домагатися підвищення нафтовіддачі пласта (EOR, Enhanced Oil Recovery), збільшуючи тим самим обсяги нафтовидобутку.

Як другий крок Chiyoda Corporation ставить за мету здійснювати електроліз води, використовуючи електроенергію, вироблену за рахунок енергії поновлюваних джерел, таких, як вітер, сонячне світло і інші, і використовувати отриманий таким чином водень у вигляді «водню SPERA». Хоча вітрова та сонячна генерація електроенергії, практично не створюють емісій CO 2, і є сильним козирем серед заходів боротьби з глобальним потеплінням, одна притаманна їм особливість служить перешкодою: у багатьох випадках вони вимагають прокладки нових ліній електропередачі, що тягне великі витрати і затримує поширення використання енергії сонця і вітру. Засобом подолання цієї перешкоди в разі розумного створення відповідних механізмів може послужити «водень SPERA», що дозволяє здійснювати транспортування енергоносія замість використання ЛЕП. Таким чином, «водень SPERA» є засобом, що сприяє прискоренню поширення вітрової та сонячної генерації електроенергії.

Найпривабливіша риса водню полягає в потенційній здатності змінити всю структуру енергоспоживання

Крім вищевикладеного, в країнах Заходу починають все ширше застосовувати метод power to gas (перетворення електроенергії в газ), при якому електрична енергія з вітрових електростанцій використовується для отримання методом електролізу водню, який, в свою чергу, подмешивается до природного газу в трубопроводах при перекачуванні останнього . Таким чином, в кінцевому рахунку продукт електроенергетики використовується в формі горючого газу. Цей прийом є спробою ефективно використовувати надлишки електроенергії, вироблені вітровими електростанції там, де в іншому випадку вони не знайдуть корисного застосування зважаючи на брак ліній електропередачі.

Таким чином, використовуючи водень в комбінації з іншими енергоносіями і джерелами енергії, з його допомогою можливо заповнювати недоліки інших енергоносіїв і джерел енергії, одночасно максимально використовуючи їх переваги. Дозволю собі ще раз підкреслити, що саме цей «потенціал зміни структури енергетики в цілому» і є найбільш привабливою особливістю використання водню.

(Оригінал статті на японській мові опублікований 9 березня 2015 року. Фото до заголовку: Заправка автомобіля на паливних елементах Toyota моделі Mirai ( «Майбутнє») на першій в Токіо комерційної водневої заправної станції, 18 грудня 2014 року, фотографія надана Jiji Press)