Носитель энергии и надежды

Экологически чистый и широко распространённый
20.12.2020
Энерговектор

Двадцать восемь научно-исследовательских институтов Общества имени Фраунгофера объединили свои усилия в новом проекте Fraunhofer Hydrogen Network («Водородная сеть Фраунгофера»). Исследования в сфере водородной энергетики в сети немецких научных организаций получили стратегический приоритет наряду с работами по квантовым технологиям, искусственному интеллекту, эффективному использованию ресурсов и биоэкономике.

По величине химической энергии, выделяемой при окислении, килограмм водорода эквивалентен 2,8 килограмма бензина. А производить этот газ можно самыми разными способами. Например, в Институте производственных операций и автоматизации (Fraunhofer IFF) учёные исследуют способ получения водорода из биомассы с применением микроорганизмов и ферментов. Другой проект, запущенный совместными усилиями сразу нескольких фраунгоферовских НИИ, касается экономичного выделения водорода непосредственно из воды под воздействием солнечного света. Однако основное внимание уделяется электролизу. Эту технологию нужно масштабировать, чтобы получать водород в промышленных объёмах. Так, согласно исследованию Института солнечных энергосистем (Fraunhofer ISE), через тридцать лет потребность Германии в водородной энергии может составить до восьмисот тераватт-часов в год. При этом экономическая эффективность производства «зелёного» водорода будет зависеть от многих факторов, в том числе от тарифов на передачу электроэнергии по сетям.

Кристофер Хеблинг

Проект «Водородная сеть Фраунгофера» ведут два руководителя: Кристофер Хеблинг из Института солнечных энергосистем и Марио Рагвиц из Института энергетической инфраструктуры и геотермальных систем (Fraunhofer IEG). Предлагаем вниманию читателей интервью с Кристофером Хеблингом*.

— Господин Хеблинг, все вдруг заговорили о водороде. Почему это случилось именно сейчас?

— Учёные давно поняли, что миру пора переходить на источники энергии, которые обеспечивают устойчивое развитие. А водород, как недавно выяснилось, - это наиболее подходящий энергоноситель для подобного перехода.

— То есть потенциал водорода раньше недооценивали?

— Совершенно верно. Раньше водород привлекал внимание государства и бизнеса в основном как экологически чистое топливо для транспорта. Сегодня вопрос ставится гораздо шире: речь идёт уже о том, как организовать поставки энергии и топлива наиболее экологичным и экономически обоснованным образом.

— Чем же так хорош водород?

— Его можно получать путём электролиза воды в неограниченных количествах, долго хранить практически без потерь, транспортировать на дальние расстояния. Другими словами, он позволяет посредством электролиза передать энергию, произведённую возобновляемыми источниками, потребителям в транспортный сектор, в промышленность, включая химическую, и в ЖКХ. Более того, он способен снижать эмиссию углекислого газа на нефтеперерабатывающих заводах и металлургических комбинатах. Водород можно использовать в качестве топлива для грузовиков, автобусов и автомобилей, он может служить базовым элементом в ряде химических процессов. И это далеко не все варианты применения.

Роль водорода не ограничивается накоплением и переносом энергии. Он поможет создать устойчивое химическое производство, навести мосты между отраслями (межсекторная интеграция, см. «Энерговектор», № 2/2020, с. 4. - Прим. ред.) и организовать экологически ответственную добычу сырьевых ресурсов.

— Есть ли у Германии шансы на лидерство в сфере водородной энергетики?

— Без сомнения есть. Но в данном случае это не главное. Мы понимаем, что, решая глобальную задачу по созданию устойчивой энергетики, мы сможем наладить кооперацию с другими странами, создать новые альянсы. И тем самым поспособствуем переводу всего мира на экологически ответственные рельсы.

Вполне возможно, что водородные технологии станут краеугольным камнем для промышленной политики Германии. В конце концов, у нас сильны позиции в научных исследованиях и промышленном производстве. Но Германия - не единственная страна, которая признала перспективы и важную роль водорода. Мне по долгу службы приходится много ездить, и я вижу, что энергетические программы в данной сфере есть у многих стран, включая Японию, Южную Корею, Китай, ЮАР, Чили, Австралию и Ближний Восток, в том числе Оман и Саудовскую Аравию. В Австралии, Марокко и Саудовской Аравии запущены масштабные проекты.

— Энергопереход влетит Германии в копеечку. С учётом того, что водород взрывопожароопасен и требует специальных мер при обращении с ним, не случится ли так, что водородные технологии в долгосрочной перспективе окажутся убыточными?

— Научно-исследовательские институты Общества имени Фраунгофера работают над тем, чтобы предложить высокотехнологичные системы по разумной цене. Исследования фокусируются на таких вопросах, как срок службы топливных элементов и электролизёров, а также оптимизация всей водородной цепочки.

Экономика за кадром не остаётся. Например, если мы применяем топливные элементы в пассажирском электромобиле, то вынуждены проследить за тем, чтобы общая его стоимость не зашкаливала по отношению к обычной автомашине.

— Водородные авто действительно появятся на дорогах?

— Нисколько не сомневаюсь в этом. Я - фанат водорода.

Если учитывать преобразования энергии по всей цепочке, то водородные автомобили пока менее эффективны, чем электромобили с ионолитиевыми аккумуляторами. Но это не значит, что мы не увидим авто с энергоустановками на топливных элементах. Со следующего года автомобильные компании Японии и Южной Кореи будут ежегодно выпускать свыше тридцати тысяч водородных авто и значительную их часть экспортировать в Германию. Сегодня у нас почти сто водородных заправочных станций, а к 2023-му будет уже порядка четырёхсот.

— Это немного.

— На первый взгляд да, но учтите, что водородный автомобиль на одной заправке пробегает до 650 километров, а его бак заполняется всего за три минуты. Если смотреть на пробег и удобство заправки, то он столь же практичен, как бензиновый или дизельный автомобиль. А мотор при этом не ревёт и не чадит: водород окисляется в чистом электрохимическом процессе внутри топливного элемента, в атмосферу выходит только водяной пар. 

— Вы занимаетесь водородной тематикой уже два десятилетия. Как за это время изменилось отношение к водороду?

— Оно переменилось к лучшему, особенно резко за последние месяцы - сделан большой шаг вперёд.

Я рад, что федеральное правительство Германии установило правильные приоритеты в Национальной водородной стратегии. Многие её положения взяты из основополагающих документов и «дорожной карты», разработанных в институтах Общества имени Фраунгофера.

— Спасибо за интересную беседу.

Источник: Общество имени Фраунгофера

Читайте другие наши материалы