Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Водород, как энергоноситель и средство снижения выбросов парниковых газов

Георгий Александрович Рябов

Аннотация


Считается, что водород -- перспективный энергоноситель для транспорта, может быть использован для хранения энергии и служить средством декарбонизации, заменяя ископаемые топлива. На основе анализа рынка и потребности в водороде, показано, что пока он используется в химической промышленности и нефтепереработке, отмечен широкий диапазон требуемого количества водорода. Водород играет ключевую роль в обезуглероживании транспорта, промышленности, зданий и отчасти производства электроэнергии в «Сценарии устойчивого развития» Международного энергетического агентства. При этом глобальный спрос на водород возрастёт в 7 раз, до 520 Мт к 2070 г.

Существенными ограничениями широкого применения являются высокая стоимость производства водорода, а также трудности его транспортировки. Производство водорода из ископаемого топлива с помощью систем улавливания, использования и захоронения СО2 (CCUS) останется самым дешёвым низкоуглеродным направлением в регионах с недорогим углём и природным газом, а также доступными хранилищами CO2 -- Ближний Восток, Северная Африка, Россия и США. Стоимость производства 1_кг водорода таким способом в настоящее время находится в диапазоне от 1,2 до 2,6 дол. США (в зависимости от местных цен на газ и уголь).

На основе анализа свойств водорода в сравнении с природным газом показано, что использование водорода в электроэнергетике экономически не обоснованно даже в условиях требований к декарбонизации. Возможно, что использование смеси природного газа и водорода в определённых условиях может быть и оправданным, прежде всего при очень высоких налогах на выбросы СО2.

Дано краткое описание разработок ОАО «ВТИ», которые могут создать необходимый научный задел для передовых установок получения водорода из органических топлив без выбросов СО2.


Ключевые слова


водород, декарбонизация, газификация, пиролиз, электролиз, приведённая стоимость в течение жизненного цикла, углеродный след при производстве водорода.

Полный текст:

PDF

Литература


CSLF Technology Roadmap 2021 [Electronic resource], May 2021. – (www.cslforum.org).

Energy Technology Perspectives 2020 [Electronic resource]: Special Report on Carbon Capture Utilisation and Storage. CCUS in clean energy transitions. -- Paris: International Energy Agency. – (https://webstore.iea.org/ccus-in-clean-energy-transitions).

World Energy Outlook 2020 [Electronic resource]. -- Paris: International Energy Agency. – (https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2020).

Energy Technology Perspectives 2020 [Electronic resource]. -- Paris: International Energy Agency. – (https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2020).

Energy Transition Outlook 2020. A global and regional forecast to 2050 [Electronic resource] // DNVG. – (https://eto.dnvgl.com/2020/index.html#ETO2019-top).

Emission gap Report 2020 [Electronic resource] // UNEP (United Nations Environment Programme and UNEP DTU Partnership). – (https://www.unenvironment.org/emissions-gap-report-2020).

The Climate Change Performance Index 2021 [Electronic resource] // New Climate Institue, 2020. – (https://newclimate.org/2020/12/07/the-climate-change-performance-index-2021/).

The Future of Hydrogen [Electronic resource] // IEA, 2019. – Paris. – (https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen).

H-Vision: Blue hydrogen for a green future [Electronic resource] // PoR, 2019. – (www.portofrotterdam.com/en/news-and-press-releases/h-vision-blue-hydrogen-for-a-green-future).

The green hydrogen economy [Electronic resource] // Northern Gas Network, 2018. – (http://verslag.noordelijkeinnovationboard.nl/).

H21 North of England – national launch [Electronic resource] // Northern Gas Networks. – (https://www.northerngasnetworks.co.uk/event/h21-launches-national/), accessed 27 February 2020.

Daloz, W. The quest for CO2-free hydrogen – methane pyrolysis at scale [Electronic resource]: presentation / W. Daloz, F. Scheiff, K. Ehrhardt, D. Flick, A. Bode // ARPA-E Methane Cohort Kickoff. -- Houston, 2019. – (https://arpa-e.energy.gov/sites/default/files/1%20Scale%20up%20BASF.pdf).

Hazer Commercial Demonstration Hydrogen Project Receives Final Investment Decision Approval [Electronic resource] // FuelCellsWorks, 2020. -- (fuelcellsworks.com/news/hazer-commercialdemonstration- hydrogen-project-receives-final-investment-decision-approval/).

The crucial role of low-carbon hydrogen production to achieve Europe’s climate ambition: A technical assessment [Electronic resource]. – (https://zeroemissionsplatform.eu/wp-content/uploads/The-crucial-role-of-low-carbon-hydrogen-production-to-achieve-Europes-climate-ambition-ZEP-report-January-2021.pdf).

Аксютин, О. Метан, водород, углерод: новые рынки, новые возможности [Текст] / О. Аксютин, А. Ишков, К. Романов, Р. Тетеревлев // Нефтегазовая вертикаль. – 2021. -- № 1 – 2. -- С. 40 – 47.

Аксютин, О. Роль российского природного газа в развитии водородной энергетики [Текст] / О. Аксютин, А. Ишков, К. Романов, Р. Тетеревлев // Энергетическая политика. – 2021. -- № 3 (157). -- С 6 – 19.

Гимади, В. Водородная энергетика [Электронный ресурс]: выпуск подготовлен совместно с Госкорпорацией «Росатом» / В. Гимади, А. Амирагян, И. Поминова, А. Курдин, О. Колобов, А. Мартынюк, А. Кутузова, С. Колобанов, А. Подлесная. А. Звягинцева, Л. Антонян // Энергетический бюллетень. – 2020. -- № 89. – (https://e-cis.info/upload/iblock/9e0/9e0103b281016c4d25d41cad3d4a008c.pdf).

Дауди, Д. Перспективы «голубого» водорода в России [Текст] / Д. Дауди, Г. Рожнятовский, А. Ишмурзин, Н. Кодряну, Н. Попадько // Энергетическая политика. – 2021. -- № 3 (157). -- С. 34 -- 43.

Конопляник, А. Альтернативный внешнеэкономический сценарий для российского водорода [Текст] / А. Конопляник // Энергетическая политика. – 2021. -- № 3 (157). -- С 20 – 33.

Prather, M.J. An Environmental Experiment with H2? [Electronic resource] / M.J. Prather // Science. – Vol. 302, No. 5645. -- (https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.1091060?download=true).

Mehmeti, A. Life Cycle Assessment and Water Footprint of Hydrogen Production Methods: From Conventional to Emerging Technologies [Electronic resource] / A. Mehmeti, A. Angelis-Dimakis, G. Arampatzis, S.J. McPhail, S. Ulgiati // Environment. -- 2018. – Vol. 5, Is. 2. -- (https://www.mdpi.com/2076-3298/5/2/24).

Global Renewables Outlook: Energy transformation 2050 [Text] // IRENA, 2020.

Литвиненко, В.С. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики [Текст] / В.С. Литвиненко, П.С. Цветков, М.В. Двойников, Г.В. Буслаев // Записки Горного института. -- 2020. -- Т. 244. -- С. 428-- 438. – (DOI: 10.31897/ PMI.2020.4.5).

Конопляник, А. Чистый водород из природного газа [Текст] / А. Конопляник // Газпром. – 2020. -- № 9. -- С. 20 -- 28.

Ольховский, Г.Г. Разработка отечественной ПГУ с газификацией угля [Текст] / Г.Г. Ольховский, С.И. Сучков, П.А. Березинец [и др.] // Теплоэнергетика. – 2010. – № 2. – С. 19 -- 26.

Chiesaa, P. Three-reactors chemical looping process for hydrogen production [Text] / P. Chiesaa, G. Lozzaa, A. Malandrinob // International Journal of Hydrogen Energy. – 2008. – Vol. 33, Is. 9. – P. 2233 -- 2245. – (doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.02.032).

Khan, M.N. Techno-economic assessment of a plant based on a three reactor chemical looping reform-ing system [Text] / M.N. Khan, T. Shamim // International Journal of Hydrogen Energy. – 2016. – Vol. 41, Is. 48. -- P. 22677 – 22688. – (http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.09.016).

Рябов, Г.А. Использование технологии химических циклов для производства водорода [Текст] / Г.А. Рябов // Альтернативная энергетика и экология. – 2021. -- № 04-06 (362-364). – С. 82 – 92. – (doi: 10.15518/isjaee.2021.04-06.082-092).

Ryabov, G. The investigation of mass flux profile and separation of binary mixture of ash and metal oxide for chemical looping combustion of solid fuels [Text] / G. Ryabov, O. Folomeev, I. Dolgushin // Proc of 23-rd Int. Conf. on FBC. – Korea, Seoul. – 2018. -- May 13 – 17. – P. 468 -- 476.

Ryabov, G. The Investigation of fluidization of solids mixture with different particles density [Text] / G. Ryabov, D. Sankin, O. Folomeev, I. Dolgushin // Proc. of CFB12. – Poland, Krakow. -- 2017. -- May 24 – 26. -- P. 179 – 186.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.1093.8.001

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


   

                   

© 1998 — 2024 НТФ "Энергопрогресс"      

 

Адрес редакции:
129090, Москва. ул. Щепкина, 8, офис 101
Тел. (495) 234-74-17
E-mail: el.stantsii@gmail.com, el-stantsii@yandex.ru