Перспективы водорода в России (доклад энерджинэт)

Аватар пользователя RomanSmirnov

Увидел тут осенний доклад энерджинет "Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива".

Абсолютно не согласен с концепцией доклада по поводу экспорта - водород во всех странах (точнее экономиках) это прежде всего компонента новой энергетики как таковой - выработка под пики ВИЭ, хранение, под зеленую сельхозку, под химиков, под транспорт (более вероятно, чем автомобили - общественный транспорт, локомотивы на водородной тяге - уже запущены вполне конкретные пилоты), под отопление - разбавлять газ или какие то принципиально новые схемы, альтернатива передачи энергии (трубы мощнее в 20 раз, чем ЛЭП на тех же затратах). Объединяет все момент отсутствия сверхмаржинальной экономики в утилитис (которая сейчас присутствует и в России)  - это дорогая по себестоимости и сложная энергетика (при этом кстати не факт, что надежная). Отобьется только косвенно в рамках продуманной energy policy [ https://aftershock.news/?q=node/807865 ], которая у нас конкретно своя. Соответственно "экспорт" водорода, по сравнению с экспортом газа не имеет особых перспектив, у всех он будет свой. Это уже понятно если посмотреть стратегии что европейцев, что японцев, что китайцев.

По форме доклада тоже есть огромные вопросы так как цифры (стоимость) , перечни конкретных компаний или персоналии - инженеры, ученые, даже не реально потенциальные логистические, а финансовые потоки, там отсутствуют напрочь - классический "консалтинговый" продукт.  Россия по водороду могла бы выступить экспортером ГОТОВЫХ технологических решений (это самый крутой вариант) может быть где то поучаствовать в финансовом схематозе, как успешно делают газпром или лукойл на чужих территориях, но это отдельная большая история.

Возможно есть перспектива для каких то конкретных полигонов, замкнутых систем (как например у австрияков-швейцарцев, где электролизеры собираются прикрутить к изолированным ГЭС и там же туристическая линия местной электрички, с которой хотят убрать контактную сеть, чтобы не мозолила глаза отдыхающим) или рядом с химиками.... вобщем конкретика, с конкретными ТЭО. (приведенный в докладе концепт доставки водорода вместо угля в удаленные северные изолированные территории вызывает сомнения).

Тем не менее рекомендую ознакомиться специалистам и интересующимся:

пдф,ка 30 страниц приведу первую и последнюю.

СОДЕРЖАНИЕ
Рабочая гипотеза
Макроэкономические сценарии глобального
перехода к водородной энергетике
Оценка рынка водородного топлива на основе
национальных программ перехода к водородной
энергетике
Производственные возможности России
Технологические барьеры развития водородной
энергетики
Производство водорода
Хранение и транспортировка водорода
Генерация энергии из водорода
Пилотный проект поставки российского водорода
в Японию
Стратегия продвижения России на глобальный рынок
водородного топлива
Призыв к действию


РАБОЧАЯ
ГИПОТЕЗА
Аккумулирование электрической энергии в водородном цикле с целью
последующих поставок водорода как энергоносителя на экспортные рынки – одно из
наиболее многообещающих направлений развития рынка систем накопления энергии
(СНЭ) в России . В рамках реализации этого направления Россия может претендовать
на значимую долю формирующегося глобального рынка водородного топлива. На этом
рынке возможно взаимовыгодное сотрудничество России с зарубежными странами,
основанное на решении специфических проблем энергетики каждой из сторон.
Развитие накопления электроэнергии в водородном цикле формирует в России на
горизонте 2025 – 2035 годов рынок систем водородной энергетики 2,2 – 3,9 млрд долларов
США в год и может принести после возврата инвестиций экономический эффект 1,7 – 3,1
млрд долларов США в год. Мировой рынок к 2025 году достигнет 26 млрд долларов США
в год.
Рынок систем водородной энергетики представляет собой рынок продукции
энергетического и химического машиностроения, используемой при накоплении
электроэнергии в водородном цикле, т.е. при производстве, хранении, транспортировке
водорода и выработке энергии из водородного топлива. Системы водородной энергетики
можно подразделить на:
• Установки, производящие водород: генераторы водорода на основе
электролизеров воды, установки риформинга метана и газификации угля и т.д.;
• Системы хранения и транспортировки водорода: сосуды высокого давления,
установки глубокого холода и сжижения газов, криогенные емкости, химические
реакторы и т.д.;
• Системы генерации тепловой и электрической энергии из водорода: батареи
топливных элементов различных типов, водородные газовые турбины;
• Периферийное оборудование и установки: системы водоподготовки, компрессоры,
редукторы, ректификационные колонны, теплообменники, испарители и другие
не специфические химические аппараты и т.д.;
• Строительные конструкции, здания и сооружения производственных предприятий,
и их элементы;
• Системы и устройства обеспечения водородной безопасности, включая различные
датчики и сенсоры.
Указанный экономический эффект от развития накопления электроэнергии в виде
водородного топлива определяется в большей степени ожидаемой экспортной

рынке систем водородной энергетики создаются экспортно-ориентированные
промышленные активы, деятельность которых по производству и продаже водородного
топлива создает эффект для экономики.
Формирование цепочек поставки водородного топлива в страны-импортеры
этого нового энергоресурса и системы распределения водородного топлива внутри
этих стран является одним из драйверов распространения Интернета энергии.
Технологии водородной энергетики, использующие водород в качестве топлива,
наиболее массовое распространение получат на частном и общественном транспорте,
а также в распределенном энергоснабжении частных домохозяйств и коммерческой
недвижимости. В связи с этим построение водородной энергетики увеличивает число
пользователей распределенной энергетики, создает дополнительные ресурсы гибкости
энергосистем на стороне конечных потребителей и способствует тем самым росту спроса
на реализацию архитектуры Интернета энергии (IDEA).
Это направление развития рынка СНЭ предполагает создание в России
промышленных активов по производству водорода на основе ресурсов электроэнергии
и воды с последующим превращением произведенного водородного топлива в формы,
доступные и удобные для крупнотоннажного хранения и транспортировки. Основная
часть произведенного водородного топлива должна направляться на экспорт, меньшая –
реализовываться на внутреннем рынке, в первую очередь, в интересах энергоснабжения
удаленных и изолированных поселений и инфраструктурных объектов. Появление
глобального рынка водородного топлива предполагает формирование крупнотоннажных
транспортных потоков этого топлива, которое будет транспортироваться до мест его
приема – «водородных» аналогах газовых хабов – с последующей доставкой до конечного
потребителя. В точках приема крупнотоннажных партий водородного топлива возможно
и вероятно будет происходить его регазификация с превращением топлива в ту форму,
в которой оно будет использоваться потребителем. Таким образом, инфраструктура
магистральной составляющей водородной энергетики представляется аналогичной
инфраструктуре сжиженного природного газа (СПГ).
Россия как потенциальный производитель водородного топлива обладает
рядом существенных преимуществ: огромным энергетическим потенциалом, в том
числе в сфере «зеленой» энергетики, а также большими запасами пресной воды.
До 25-30 ГВт мощности в энергосистеме России даже в час прохождения годового
максимума потребления представляют собой резервы сверх нормативно необходимых
для обеспечения надежного функционирования системы. Нереализованные
возможности выработки электроэнергии, которая не была произведена в силу
существенного превышения рабочей мощности энергосистемы над спросом на
мощность, в 2017 г. составил 455 млрд кВт∙ч. Строительство новых генерирующих объектов
безуглеродной энергетики – АЭС и ГЭС – способно при необходимости существенно
расширить указанный потенциал и удовлетворить растущий спрос на водородное
топливо, если предположения относительно темпов прироста потребления водорода
в мире. Например, на базе использования гидроэнергетического ресурса рек Дальнего
Востока можно обеспечить годовую выработку дополнительных 294 млрд кВт∙ч.

Реализация сценария развития накопления электроэнергии в водородном цикле
с основной экспортно-ориентированной составляющей позволит получить следующие
полезные эффекты для экономики и энергосистемы России:
1.        
Вывести на новый формирующийся сегмент мирового энергетического
рынка конкурентоспособный по цене продукт и занять существенную долю этого рынка.
Россия способна предложить водородное топливо по цене 3,38 долларов США за кг уже
на рубеже 2020 – 2025 годов и претендовать на 10 – 15% мирового рынка в 2030 году.
2.
Увеличить объем экспортной выручки российских компаний, прямые
и косвенные доходы бюджета, способствовать ускорению экономического роста за счет
создания новой отрасли энергетики. Экспортная выручка к 2035 году способна составить
1,7 – 3,1 млрд долларов США в год.
3.
Повысить эффективность использования генерирующих мощностей
в электроэнергетике страны, в частности, решить проблему запертых мощностей.
Средний КИУМ в ЕЭС может вырасти за счет загрузки резервов производством водорода
на 5 – 7% в сравнении с показателями 2017 года.
4.
Повысить эффективность и снизить затраты на энергоснабжение удаленных
и изолированных территорий. Затраты на энергоснабжение таких территорий могут
быть потенциально снижены на 27 – 30%.
5.
Создать в электроэнергетике дополнительный источник гибкости и тем
самым способствовать уплотнению графика потребления электроэнергии, сглаживанию
суточной и сезонной неравномерности потребления. Мощность систем накопления
электроэнергии в водородном цикле в энергосистеме России может превысить 20 ГВт.
6.
Сформировать спрос на электроэнергию, производимую на базе ВИЭ,
и тем самым способствовать рациональному развитию ВИЭ в России и целесообразному
использованию их потенциала.
7.
России.
Создать новые высокотехнологичные рабочие места в различных регионах
Значимая роль, которая отводится водородной энергетике в процессе
энергетического перехода в Европе, Азиатско-Тихоокеанском регионе и США, подогревает
спрос на дешевое, в том числе импортируемое водородное топливо. Такое сочетание
полезных эффектов порождает возможность реализации на рынке водородного
топлива на время его роста стратегии «win – win»: Россия получит возможность выгодно
реализовать свободные энергетические мощности, в то время как зарубежные покупатели
удовлетворяют свою потребность в ресурсе для эффективной декарбонизации.

...

Конец

...

ПРИЗЫВ К ДЕЙСТВИЮ
Инфраструктурный центр EnergyNet, опираясь на различные механизмы поддержки
со стороны Национальной технологической иницативы, нацелен на доведение описанного
стратегического маневра до практического действия. Продолжается установление
контактов с представителями японских компаний – участников создаваемой отрасли
водородной энергетики – и разведка возможностей совместного с ними пилотного
проекта по поставкам водорода в Японию с Дальнего Востока России.
Важную роль в реализации изложенной инициативы по развитию экспортно-
ориентированной водородной энергетики в России должна сыграть активно создаваемая
научная и инженерная инфраструктура. В 2018 году под эгидой Национальной
технологической инициативы запущен технологический конкурс «Первый элемент»,
направленный на поиск опережающих образцов топливных элементов. Стартовала
работа Центра компетенций НТИ по новым и портативным источникам энергии,
ключевую роль в котором играет ИПХФ РАН. Его программа работы в значительной
степени сосредоточена на водородных технологиях. Запущена деятельность ряда
лабораторий Института арктических технологий МФТИ, которые совместно с ИПХФ РАН,
ИФТТ РАН и Российским технологическим университетом ведут пионерские разработки
по темам твердооксидных топливных элементов и разработки катализаторов для систем
хранения водорода в жидких органических носителях и аммиаке.
Но одних только исследований и разработок, даже успешно доводимых до
коммерциализации, для реализации стратегических возможностей страны по выходу
на глобальный рынок водородного топлива недостаточно. Критические важной будет
позиция крупнейших компаний страны и их готовность увидеть в описанном потенциале
экспорта российского водорода возможности для новых направлений бизнеса.
Инфраструктурный центр EnergyNet совместно с Центром энергетики Московской школы
управления СКОЛКОВО проводят работу с заинтересованными крупными российскими
корпорациями по формированию их стратегической повестки в сфере водородной
энергетики.
Настало время переходить от острожных оценок собственных возможностей
к заявлению позиции на зарождающемся рынке, переходить от академических дискуссий
к переговорам с зарубежными контрагентами, в которых должен быть ясно проявлен
российский бизнес-интерес к поставкам водорода.

 

Источник:

https://energynet.ru/upload/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D...

По поводу же (дорогостоящего!) проекта экспорта японцам, в условиях не завершенных с ними военных действий, тоже есть сомнения. Если отгружаемый им газ и уголь или электроэнергия в рамках азиатского кольца если что могут быть быстро перенаправлены куда надо, то с "водородом" это просто подсаживание самих себя на крючок.

Они вон высчитывают уже как из "Патагонии" водород себе гнать...  - https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319918341582

 

 

Авторство: 
Авторская работа / переводика

Комментарии

Аватар пользователя Провинциал.

Проблема водорода в том что молекула мала и проходит сквозь кристаллическую решётку металла.. Можно сделать с помощью водорода  газ метан и это экспортировать, но пока природный газ дешевле чем искусственно созданный.

Аватар пользователя Escander
Escander(5 лет 5 месяцев)

И испортить экологически чистый водород? Ну ты на тебя нет!!!

Аватар пользователя Провинциал.

Не сохранить водород месяцами, поэтому такое предложение. Утечки будут слишком большими.

Аватар пользователя Escander
Escander(5 лет 5 месяцев)

 Зелёные тебе не поверят! Будут утверждать, что вот ещё чуть-чуть и проблема будет решена

Аватар пользователя Провинциал.

Пусть лучше решат это на генераторах, многие мощные генераторы имеют водородную схему охлаждения, их постоянно приходиться подпитывать Н2, хотя давление водорода там всего около 3 кг/см2. 

Аватар пользователя sgerr
sgerr(12 лет 3 месяца)

Аватар пользователя Fantom.net
Fantom.net(8 лет 2 месяца)

С водородом ещё одна маааленькая засада есть. Если сжигать экологически чистый водород в атмосферном воздухе, то на выходе получается не вода, а азотная кислота, потому что (сюрприз!!!) воздух более чем на 70% состоит из азота. В итоге получаем (мягко говоря) повышенный износ двигателя и выхлопной системы транспорта и/или кислотные дожди, в случае использования водорода на ТЭС.

Аватар пользователя Rustam2v
Rustam2v(7 лет 9 месяцев)

Что бы связать водород с азотом надо очень сильно и дорого постараться, высокое давление, тепло и катализатор, и на выходе не азотная кислота, а амиак.

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(12 лет 3 месяца)

Сжигание водорода получается высокотемпературным. А там возможна цепочка

N2 + O2 = 2NО - Q

2NO + O2 = 2NO2

2NO2 + Н2О = HNO3 + HNO2

Аватар пользователя Rustam2v
Rustam2v(7 лет 9 месяцев)

Вы всю реакции верно копипастили, но хоть тепла на пике почти достаточнр ))), то пиковых 20-40 атмосфер маловато будет, так что даже с катализатором выход кислоты будет меньше погрешности. А без него ...

А в вашей реакции все равно будет аммиак, ибо большая часть водорода окислится до воды. Что бы азотку получить нужно долго поддерживать эти условия и гонять по кругу удаляя воду.

Кстати, запитка водородом вместо бензина производилась на серийных двигателях и износ поршневой был в порядки ниже чем на бензине. И это ещё в военное и до 60х годов с ещё теми смазочными материалами.

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(12 лет 3 месяца)

так что даже с катализатором выход кислоты будет меньше погрешности. А без него ...

Ионофон. В своё время читал про самодельную установку в журнале "Радио". По описаниям классная штука, но позже, при эксплуатации обнаружился интенсивный износ электрода. При том, что разряд формировался не на самом электроде. Окислы азота таки кородировали металл.

Аватар пользователя Rustam2v
Rustam2v(7 лет 9 месяцев)

Ну так каталитические и электрохимические реакции одного поля ягоды, плюс условия лавинного пробоя, типа микромолний, это и очень высокие температура с давлением )))

Аватар пользователя taurussnake
taurussnake(9 лет 1 месяц)

Есть там оценка КПД перевода электричества в водород и обратно?

Аватар пользователя Провинциал.

Здесь сложно КПД определить. Если получит водород, затем электричество будет один КПД. Если водород хранить недели и утечки газа будет 50%, КПД получиться другой.

Аватар пользователя Антидот
Антидот(8 лет 2 месяца)

Когдато считал:
Электричество - вода - гидролиз - водород - сжижение - транспорт - регазификация - водород - сжигание - электричество.
КПД < 5%.

 

Аватар пользователя Сержант в Запасе

Ну...и промышленно водород получают из природного газа...Ибо из воды его получать-очень дорого.

 

Ну и как сказал С.Б Переслегин в лекции в Новосибе в декабре 2015 года: Водород-это пейджер

 

Лекция очень очень интересная. Рекомендую

 

https://youtu.be/kYihI9z6Sno

Комментарий администрации:  
*** Отключен (назойливый и обильный инфомусор) ***
Аватар пользователя Сергей Капустин

Согласно техническим условиям допускается утечка водорода при нормальной эксплуатации мокрых газгольдеров вместимостью до 3000 м3 – около 1,65%, а вместимостью от 3000 м3 и более - около 1,1% в сутки (считая на номинальный объём газгольдера).

Аватар пользователя Сабуро-Микими
Сабуро-Микими(11 лет 8 месяцев)

Сейчас и в обозримом будущем для энергетики водород в России не имеет смысла - есть метан и есть инфраструктура для него.

Аватар пользователя дровосек
дровосек(11 лет 1 месяц)

yes

Аватар пользователя BOV
BOV(8 лет 11 месяцев)

Помимо утечек есть еще водородное охрупчивание металлов, серьезная такая проблема.  Интересно, как в мире дела с никелем? 

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя Лукич
Лукич(7 лет 3 месяца)

какой-то сюр.

Со всех сторон сыпятся прожекты, а некоторые и выполняются, которые как бы исходят из переизбытка энергии у человечества. "А давайте еще вот это запилим, или вот это".

Аватар пользователя Сударь
Сударь(7 лет 11 месяцев)

Со всех сторон сыпятся прожекты, а некоторые и выполняются, которые как бы исходят из переизбытка энергии у человечества

Для металлургии водород, это - "зеленая" замена углероду (кокс), т.е. вместо СО и СО2 в выбросах будет только вода.

Аватар пользователя srg5171
srg5171(6 лет 3 месяца)

А чем  H2O в вы­бро­сах "зеленее" CO2?

Аватар пользователя Сударь
Сударь(7 лет 11 месяцев)

А чем  H2O в вы­бро­сах "зеленее" CO2?

Вероятно, прозрачной водой.

Аватар пользователя srg5171
srg5171(6 лет 3 месяца)

В атмосфере CO2 прозрачнее и т.о. "зеленее" чем H2O.

Аватар пользователя Сударь
Сударь(7 лет 11 месяцев)

В атмосфере CO2 прозрачнее и т.о. "зеленее" чем H2O.

А что с СО?

Аватар пользователя srg5171
srg5171(6 лет 3 месяца)

Достаточно быстро окисляется до CO2.

Аватар пользователя Сударь
Сударь(7 лет 11 месяцев)

Достаточно быстро окисляется до CO2.

Его считают неэкологичным - это не о прозрачности. Изначально вопрос возник о металлургии, а там, помимо упомянутых газов, много чего ещё вредного (от кокса и его производства). А водород, в этом смысле, более привлекателен. Шведы (и финны) уже вовсею думают о переводе металлургии на водород.

Аватар пользователя srg5171
srg5171(6 лет 3 месяца)

Его счи­та­ют неэко­ло­гич­ным - это не о про­зрач­но­сти.

Его счи­та­ют неэко­ло­гич­ным как парниковый газ - и это о про­зрач­но­сти.

Аватар пользователя Сударь
Сударь(7 лет 11 месяцев)

под зеленую сельхозку, под химиков, под транспорт ..., под отопление -

Под металлургию - а это громадные объемы.

Аватар пользователя Аббе
Аббе(10 лет 9 месяцев)

Может из угля и водорода лепить углеводороды? Именно как способ связать водород во что то малолетучее? От пентана до гексана?