Водородное отопление дома своими руками: Водородное отопление частного дома своими руками: генераторы и котлы

В систему отопления частного дома обязательно должна быть залита вода. Пламя горелки может расплавить котел, если там не будет воды.

После этого регулируют подачу воды в устройство и начинают устранять пробки в системе отопления дома. Затем с помощью регулировки подачи воды и напряжения питания настраивают работу котла.

При эксплуатации установки в течение отопительного сезона проводят окончательное испытание, в ходе которого решаются несколько вопросов:

1. Хватает ли газа для отопления дома. Если его недостаточно, то можно своими руками сделать установку большей производительности.
2. Насколько хорошо работает котел на водороде, то есть насколько котел долго прослужит.
3. Стоимость такого отопления – для этого можно завести журнал, в котором вести подсчеты расходов на отопление и температуры в доме и на улице во время работы котла. На основании этих данных потом можно сделать вывод, насколько выгодно отапливать дом водородом.

На основании этих данных можно к следующему отопительному сезону подготовиться более основательно. Во время эксплуатации можно увидеть, что нуждается в усовершенствовании, может какую-то часть устройства нужно переделать. Возможно, в переделке и модернизации нуждается сам котел, для того чтобы он не вышел быстро из строя. Также если в дальнейшем планируется пользоваться устройством, может, есть смысл приобрести дистиллятор для воды?

Видео про генератор

Как сделать водородный генератор своими руками без электричества, можно узнать из этого видео.

Главный вопрос, который интересует многих, – настолько дорого или дешево обходится такое отопление? Это можно узнать, если вести статистику во время отопительного сезона. Причем необходимо подбивать все затраты, такие как стоимость дистиллированной воды, стоимость щелочи, расходы на электричество, на ремонт котла и на изготовление установки. На основании этого можно принимать решение, подходит такой вид отопления для дома или нет.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Отопление дома на водороде своими руками, газ брауна

Водород — один из источников отопления дома

В средневековье известным ученым Парацельсом в ходе опытов был замечен такой процесс, как выделение пузырьков воздуха при взаимодействии железа и серной кислоты. Однако это был не воздух, а водород. Это легкий газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. А если он смешивается с кислородом, то газ является взрывоопасным. Сегодня отопление на водороде своими руками – это распространенное явление. Ведь водород можно получить в любом количестве, где есть вода и электричество.

Под действием электролиза молекулы воды делятся на кислород и водород. Последний обладает массой уникальных свойств. В жидком состоянии при температуре -250 градусов Цельсия это наиболее легкая жидкость, а в твердом состоянии – самое легкое вещество. Атомы водорода являются самыми маленькими. А при смешивании с атмосферным воздухом водород превращается в смесь, которая способна взорваться от даже самой маленькой искры.

Использование водорода в отоплении

В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.

Котел отопления на водороде итальянского производства

Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.

Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет. В данном случае выделяется только пар, не вредный для окружающей среды. А получить водород – это доступный процесс. Все, на что будут идти расходы, — это только электроэнергия. А если вы будете, используя водородный генератор для отопления, задействовать еще и солнечные панели, то и затраты на электричество можно минимизировать.

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.

Преимущества отопления на водороде

Водородное отопление имеет несколько важных достоинств, которые обусловливают распространенность системы:

• Это экологически чистые системы. И здесь единственным побочным продуктом, выбрасывающимся в атмосферу при работе, является вода в состоянии пара. Этот пар никоим образом не наносит вред окружающей среде.
• Водород в системе отопления функционирует без применения пламени. Тепло создается в результате каталитической реакции. Когда водород соединяется с кислородом, получается вода. При этом выделяется много тепловой энергии. Поток тепла температуры примерно 40 градусов идет в теплообменник. Для теплых полов – это идеальный температурный режим.
• Очень скоро водородное отопление своими руками сможет заменить традиционные системы, таким образом, освободив общество от добывания разного топлива – нефти, газа, угля и дров.

• КПД, который вырабатывает отопление частного дома водородом, может достигнуть 96%.

Еще один вариант – использование газа Брауна

Еще одним способом, в настоящее время довольно спорным, является применение газа Брауна для отопления. Газ брауна для отопления дома является химическим соединением, состоящим из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При сгорании такого газа создается практически в 4 раза больше энергии.

Установка для получения газа Брауна

Используется специальный электролизер для отопления дома. Ведь в основе получения такого газа лежит принцип электролиза воды. Чтобы такая технология была применена в отоплении, переделывается обычный котел. В его основании будет электролизер – сюда заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды и ускорителя реакции. На пластины из металла или трубки дается переменный ток с заданной частотой. Под его влиянием молекулы кислорода и водорода разъединяются, после чего получается газ брауна отопление.

Поделись с друзьями в социальных сетях!

Центр данных по альтернативным видам топлива: производство и распределение водорода

Несмотря на то, что водород присутствует в большом количестве на Земле как элемент, он почти всегда присутствует в составе другого соединения, такого как вода (H ₂ O) или метан (CH ₄ ), и его необходимо разделить на чистый водород (H _{). 2} ) для использования в электромобилях на топливных элементах. Водородное топливо соединяется с кислородом воздуха через топливный элемент, создавая электричество и воду в результате электрохимического процесса.

Производство

Водород можно производить из различных внутренних ресурсов, включая ископаемое топливо, биомассу и электролиз воды с помощью электричества. Воздействие водорода на окружающую среду и энергоэффективность зависят от того, как он производится. Реализуется несколько проектов по снижению затрат, связанных с производством водорода.

Есть несколько способов производства водорода:

• Риформинг / газификация природного газа: Синтез-газ — смесь водорода, монооксида углерода и небольшого количества диоксида углерода — образуется в результате реакции природного газа с высокотемпературным паром.Окись углерода реагирует с водой с образованием дополнительного водорода. Этот метод самый дешевый, эффективный и самый распространенный. На конверсию природного газа с использованием пара приходится большая часть водорода, ежегодно производимого в Соединенных Штатах.

  Синтез-газ можно также создать путем реакции угля или биомассы с высокотемпературным паром и кислородом в газификаторе под давлением. Это превращает уголь или биомассу в газообразные компоненты — процесс, называемый газификацией . Полученный синтез-газ содержит водород и монооксид углерода, который реагирует с водяным паром для отделения водорода.

• Электролиз: Электрический ток расщепляет воду на водород и кислород. Если электричество производится из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, образующийся водород также будет считаться возобновляемым и имеет множество преимуществ по выбросам. Проекты по производству водорода из энергии набирают обороты с использованием избыточной возобновляемой электроэнергии, если таковая имеется, для производства водорода посредством электролиза.

• Возобновляемый жидкий риформинг: Возобновляемое жидкое топливо, такое как этанол, реагирует с высокотемпературным паром с образованием водорода вблизи точки конечного использования.

• Ферментация: Биомасса превращается в сырье, богатое сахаром, которое можно ферментировать для получения водорода.

Несколько методов производства водорода находятся в стадии разработки:

Основными производителями водорода являются Калифорния, Луизиана и Техас. Сегодня почти весь водород, производимый в Соединенных Штатах, используется для очистки нефти, обработки металлов, производства удобрений и обработки пищевых продуктов.

Основной задачей производства водорода является снижение стоимости технологий производства, чтобы сделать получаемый водород конкурентоспособным по сравнению с обычным транспортным топливом.Государственные и промышленные научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты снижают стоимость, а также снижают воздействие на окружающую среду технологий производства водорода. Узнайте больше о производстве водорода в Управлении технологий производства водорода и топливных элементов.

Распределение

Большая часть водорода, используемого в Соединенных Штатах, производится там или поблизости от того места, где он используется, обычно на крупных промышленных предприятиях. Инфраструктура, необходимая для распределения водорода по общенациональной сети заправочных станций, необходимых для повсеместного использования электромобилей на топливных элементах, все еще нуждается в развитии.Первоначальное развертывание транспортных средств и станций сосредоточено на построении этих распределительных сетей, в первую очередь в южной и северной Калифорнии.

В настоящее время водород распределяется тремя способами:

• Трубопровод: Это наименее затратный способ доставки больших объемов водорода, но его мощность ограничена, поскольку в настоящее время в Соединенных Штатах имеется всего около 1600 миль трубопроводов для доставки водорода. Эти трубопроводы расположены недалеко от крупных нефтеперерабатывающих и химических заводов в Иллинойсе, Калифорнии и на побережье Мексиканского залива.

• Трубчатые прицепы высокого давления: Транспортировка сжатого водородного газа грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей в трубчатых прицепах высокого давления является дорогостоящей и используется в основном на расстояния до 200 миль или меньше.

• Цистерны для сжиженного водорода: Криогенное сжижение — это процесс, при котором водород охлаждается до температуры, при которой он становится жидкостью. Хотя процесс сжижения является дорогостоящим, он позволяет транспортировать водород более эффективно (по сравнению с трубными прицепами высокого давления) на большие расстояния грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей.Если сжиженный водород не используется с достаточно высокой скоростью в точке потребления, он выкипает (или испаряется) из резервуаров для хранения. В результате необходимо тщательно согласовывать скорости доставки и потребления водорода.

Создание инфраструктуры для распределения и доставки водорода на тысячи будущих заправочных станций представляет собой множество проблем. Поскольку водород содержит меньше энергии на единицу объема, чем все другие виды топлива, его транспортировка, хранение и доставка к месту конечного использования обходятся дороже в пересчете на один галлон бензина.Строительство новой сети водородных трубопроводов связано с высокими начальными капитальными затратами, а свойства водорода создают уникальные проблемы для материалов трубопроводов и конструкции компрессора. Однако, поскольку водород можно производить из самых разных ресурсов, региональное или даже местное производство водорода может максимально использовать местные ресурсы и минимизировать проблемы с распределением.

Следует учитывать компромисс между централизованным и распределенным производством. Производство водорода централизованно на крупных заводах снижает производственные затраты, но увеличивает затраты на сбыт.Производство водорода в точке конечного использования — например, на заправочных станциях — снижает затраты на сбыт, но увеличивает производственные затраты из-за затрат на создание производственных мощностей на месте.

Государственные и промышленные научно-исследовательские проекты преодолевают препятствия на пути к эффективному распределению водорода. Узнайте больше о распределении водорода в Управлении технологий водорода и топливных элементов.

Водородный дом выдерживает шторм

Автор Джон Шимкус, бывший редактор Energy Digital

Не так давно водородная экономика была провозглашена ответом на мировые энергетические проблемы.Однако с тех пор водород уступил место литий-ионному и сжатому природному газу. В прошлом производство водородного газа было слишком дорогим, и в условиях слабой экономики даже администрация Обамы приостановила исследования и разработки в области водорода. Но когда солнечная энергия, наконец, достигла паритета цен с углем, солнечный водород (использующий солнечную энергию для производства и хранения водорода) теперь стал экономической реальностью. Кроме того, учитывая, что водород может легко интегрироваться с инфраструктурой электричества и природного газа, не говоря уже о помощи с надвигающейся нехваткой пресной воды в мире, скоро мы увидим, что водород снова станет в центре внимания.

В 2006 году Майк Стризки получил международное признание, разработав первый в мире нормативный документ, в котором дом работает на возобновляемых водородных источниках энергии. С тех пор он работает над распространением этой технологии в массы. Идея проста: используйте солнечную энергию для запуска механизма, называемого электролизером, который расщепляет молекулы воды на основные элементы — водород и кислород. Водород хранится в резервуарах, и позже его можно сжигать, как природный газ, для приготовления пищи и обогрева, или его можно преобразовать в топливном элементе для создания экологически чистой электроэнергии.Домашняя система Стризки даже поставляется в комплекте с водородной заправочной станцией, чтобы заправить бак его автомобиля на топливных элементах… бесплатно!

Hydrogen House на сайте ABC World News

Газообразный водород — это средство хранения энергии, очень похожее на аккумулятор, но в отличие от батарей водород не теряет свой заряд и не требует вскрытия редкоземельных металлов, таких как литий. Что лучше, в отличие от ископаемого топлива, когда водород сжигается или преобразовывается в топливном элементе, единственным побочным продуктом является химически чистая вода!

21-киловаттная солнечная батарея Hydrogen House и 45-дневная емкость для хранения водорода позволили Майку Стризки продавать электроэнергию обратно в сеть с ошеломляющей прибылью в среднем 10 000 долларов в год.«Возможность производить собственное топливо бесценна, — говорит Майк Стризки, председатель проекта Hydrogen House и президент Renewable Energy Holdings.

Хотя технология Hydrogen House привлекла известных клиентов для установки систем на своих частных островах, высокая стоимость первоначальных инвестиций сделала эту технологию недоступной для большинства домашних хозяйств и предприятий. Таким образом, в последние годы фокус технологии сместился в другое место.

Водородный дом на канале Дискавери

В 2009 году Strizki и партнеры разработали дополнительный проект, объединяющий солнечно-водородную технологию с системой фильтрации воды, уменьшенной для установки на 16-футовый трейлер.Мобильный водоочиститель и генератор «Гидра» работает на возобновляемом солнечно-водородном топливе и обеспечивает электричество, медицинский кислород и до 75 000 литров очищенной питьевой воды в день из любого источника воды. Hydra идеально подходит для оказания помощи при бедствиях и для военных целей.

Одновременно Стризки разработал революционную стеллажную систему для солнечных панелей под названием Genmounts. В конструкции используется меньше алюминия и требуется меньше времени на установку, чем у большинства конкурентов. Компания быстро расширилась по всей территории США.S. менее чем за два года, а все комплектующие производятся в Америке.

Но летом 2011 года это наконец свершилось … солнечная энергия достигла паритета цен с углем. Солнечная энергия, наконец, стала доступной, как и солнечная водородная система, которую Майк Стризки впервые применил пятью годами ранее. В свою очередь, Стризки активизировал усилия по коммерциализации солнечной водородной системы через свою компанию Renewable Energy Holdings. Он также перезапустил свою некоммерческую организацию, занимающуюся исследованиями и разработками в области образования.Эта организация, которая теперь называется Hydrogen House Project, знакомит будущие поколения с реалиями экологически чистой водородной экономики.

К сожалению, летом 2011 года ураган Ирен также обрушился на побережье Срединно-Атлантического океана. Сильный ветер обрушил на землю массивные деревья, в результате чего у флагманского прототипа Hydrogen House были повреждены солнечные инверторы и топливный элемент. Тем не менее, в то время как соседи оставались без электричества в течение нескольких дней, Майк Стризки просто подключил топливный элемент своего автомобиля, работающего на водороде, к своей домашней водородной системе, чтобы свет оставался включенным.

Проект Hydrogen House в настоящее время активно ищет партнеров для модернизации поврежденной водородной системы низкого давления Hydrogen House до системы хранения высокого давления, объединяющей более современные технологии топливных элементов и электролизеров.

Hydra Mobile Water Purifier на CNN

Noveda Technologies, лидер в области программного обеспечения для мониторинга энергетических систем, заключила партнерские отношения с Hydrogen House Project и Renewable Energy Holdings для сбора данных о модернизированном Hydrogen House.Вскоре Hydrogen House сможет предоставить точные данные об эффективности своей новаторской системы. Затем эти числа можно масштабировать и моделировать для продвижения исследований в области водородных технологий и дальнейшего коммерциализации водородных систем.

В рамках проекта Hydrogen House разрабатываются и другие приложения для возобновляемой водородной энергии. Компания Duffy Electric Boat, например, пожертвовала концептуальный электрический скоростной катер стоимостью 1,6 миллиона долларов под названием «Вояджер» для преобразования в привод на возобновляемом водородном топливе.Лодка вместе с автомобилем на топливных элементах, мотоциклом и газонокосилкой (все они спроектированы и построены самим Стризки) будут представлены на Бот-шоу в Атлантик-Сити с 1 по 5 февраля 2012 года.

СКАЧАТЬ ПРИЛОЖЕНИЕ ENERGY DIGITAL IPAD APP

Джон Шимкус

Исполнительный директор проекта «Водородный дом

www.HydrogenHouseProject.org

Голубой водород — что это такое и должен ли он заменить природный газ?

Синий водород часто рекламируется как низкоуглеродное топливо для выработки электроэнергии и хранения энергии, питания автомобилей, грузовиков и поездов, а также отопления зданий.Но согласно новому отчету исследователей Корнельского и Стэнфордского университетов в США, для климата это может быть не лучше — и, возможно, немного хуже — чем продолжать использовать ископаемый природный газ, который в настоящее время поддерживает тепло в 85% британских домов. В США около половины всех домов используют природный газ для отопления помещений и нагрева воды.

Итак, что такое водородное топливо и что делает его синим?

По данным Международного энергетического агентства, 96% водорода, производимого во всем мире, производится с использованием ископаемого топлива — угля, нефти и природного газа — в процессе, известном как риформинг.Это включает в себя объединение ископаемого топлива с паром и их нагрев примерно до 800 ° C. В конце концов, вы получаете диоксид углерода (CO₂) и водород.

Затем эти два газа разделяются. CO₂ часто выбрасывается в атмосферу, где он способствует глобальному нагреву, а водород извлекается и используется во всем, от автомобильных двигателей до котлов, выделяя водяной пар.

Водородная радуга

Серый водород — наиболее распространенная форма. Цвет просто обозначает, как он сделан, и этот вид генерируется из природного газа (который в основном состоит из метана и этана), ископаемого топлива, которое используется в большинстве газовых котлов и печей и которое ученые определили как важный источник выбросов углерода, который правительства нужно устранить.

Бурый водород использует бурый уголь (также известный как бурый уголь, образовавшийся в течение миллионов лет из спрессованных торфяных отложений) или нефть. Черный водород производится из битуминозного угля — смолистого вещества.

В процессе извлечения водорода из всех этих вариантов выделяется CO₂ в разной степени, поэтому они не являются подходящим путем для достижения нулевых чистых выбросов водорода.

Зеленый водород, тем временем, производится с использованием безуглеродного электричества, например, вырабатываемого ветряными турбинами или солнечными батареями, для разделения воды на водород и кислород. Этот процесс является углеродно-нейтральным, но зеленый водород очень дорог, и ожидается, что он останется таковым как минимум до 2030 года.

Но синий водород, как надеются, особенно правительства США и Великобритании, отличается. Синий водород производится с использованием того же процесса риформинга, который используется для создания серого, коричневого и черного водорода, но обычно выделяющийся CO₂ улавливается и хранится под землей.Оборудование для улавливания и хранения углерода является дорогостоящим, что увеличивает стоимость топлива, но оно, по крайней мере, обеспечивает производство низкоуглеродного топлива по более низкой цене, чем зеленый водород.

Или нет?

Совершенно неожиданно

Процесс производства голубого водорода также требует много энергии. На каждую единицу тепла в природном газе в начале процесса только 70-75% этого потенциального тепла остается в водородном продукте. Другими словами, если водород используется для обогрева здания, вам потребуется на 25% больше природного газа для производства голубого водорода, чем если бы он использовался непосредственно для обогрева.

И, как сообщает Агентство по охране окружающей среды США, метан — основной компонент природного газа и побочный продукт его использования для производства голубого водорода — является гораздо более мощным газом для глобального потепления, чем CO₂, в более короткие сроки. На 100-летней основе потенциал глобального потепления у метана в 28-36 раз выше, чем у CO₂, поэтому одна молекула метана в атмосфере имеет тот же эффект, что и около 30 молекул CO₂.

В первом исследовании такого рода, в котором рассматривается влияние голубого водорода на окружающую среду на протяжении всего его жизненного цикла, американские исследователи обнаружили, что выбросы метана, выделяемые при добыче и сжигании ископаемого природного газа, намного меньше, чем выбросы голубого водорода.Для производства голубого водорода необходимо извлекать больше метана, и он должен проходить через риформеры, трубопроводы и корабли, обеспечивая больше возможностей для утечек: исследования показывают, что этого достаточно, чтобы сделать синий водород на 20% хуже для климата, чем просто использование ископаемого газа.

Новое исследование ставит под сомнение роль голубого водорода в сокращении выбросов парниковых газов в таких секторах, как отопление и тяжелая промышленность.

Поскольку эти новые результаты были восприняты энергетическим сообществом, стоит задуматься, как эти новости будут восприняты в Вестминстере и Вашингтоне.Правительство Великобритании должно опубликовать свою отложенную водородную стратегию, в которой должно быть указано, где водород будет фигурировать в стратегии декарбонизации страны. Несомненно то, что синий водород может быть не таким зеленым, как когда-то казался.

Водородные котлы обогревают ваши дома? Вот почему они вряд ли взлетят — д-р Ричард Диксон

Ученые-климатологи мира призвали к «быстрым, далеко идущим и беспрецедентным» изменениям во всех секторах общества, если мы хотим избежать наихудших возможностей изменения климата.Это означает, что нам нужно как можно быстрее отказаться от использования ископаемого топлива и делать гораздо больше в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности.

Нам нужно электрифицировать множество вещей, для которых мы в настоящее время используем ископаемое топливо, включая почти все, что связано с теплом и транспортом. Мы стали свидетелями очень впечатляющего роста объемов возобновляемой электроэнергии, но сама электроэнергия составляет лишь немногим более 20 процентов нашего общего энергопотребления, поэтому нам нужно гораздо больше возобновляемой электроэнергии, чтобы заменить ископаемое топливо, которое мы используем в настоящее время.

Подпишитесь на нашу рассылку мнений

Подпишитесь на нашу рассылку мнений

К счастью, у побережья есть огромный потенциал, поскольку береговые ветры могут многократно обеспечивать все потребности Шотландии в энергии.

В эту картину перехода входит водород, производимый с использованием возобновляемой электроэнергии. И есть водород, производимый с использованием возобновляемой электроэнергии, который уже здесь и растет. В нем практически отсутствует углерод, но имеет ли смысл отапливать им дома?

Подробнее

Подробнее

Сначала мы должны сделать дома людей более эффективными, затем есть два основных варианта сокращения выбросов в атмосферу от отопления домов: электрическое отопление, в основном в виде тепловых насосов, или водородные котлы, работающие на газе из газовой сети.

Каждый дом в Шотландии подключен к электричеству, и многие компании уже предложат вам установить тепловой насос. С другой стороны, около 350 000 домов в Шотландии не подключены к газовой сети, и в настоящее время никто не может продать вам водородный котел, потому что они находятся только в экспериментальной фазе.

Кроме того, сама газовая сеть должна быть переоборудована для безопасного приема водорода, и потребуются огромные усилия, чтобы перейти на нее на национальном уровне. Правительство Великобритании пообещало, что к концу десятилетия город будет отапливаться водородом. Но зачем разработчикам жилищного строительства готовиться к возможности использования водорода в будущем, когда реальность тепловых насосов уже наступила?

Для производства водорода требуется энергия, при этом теряется около 20% потребляемой электроэнергии.Таким образом, нам следует использовать водород только для тех вещей, где электричество не справляется с этой задачей.

Это означает, что первым приоритетом для каждой единицы возобновляемой электроэнергии должно быть ее использование в качестве электричества. Если есть избыток — например, посреди ночи, когда спрос невелик — мы должны хранить электроэнергию.

Это могут быть батареи, гидроаккумуляторы, а также водород. Приоритетным использованием этого водорода должно быть хранение энергии от летних излишков до высоких требований зимой, использование в отраслях, где требуется горючий газ, таких как производство цемента и стали, или управление большими транспортными средствами, такими как паромы.

У правительства также есть планы на крупный экспорт в Европу. Воткнуть его в газовую сеть и использовать для обогрева домов — это так далеко в списке приоритетов, что вряд ли это произойдет в каком-либо масштабе.

Является ли водород лучшим вариантом для замены природного газа в доме? Глядя на числа

График любезно предоставлен Lazard

Пол Мартин, эксперт по развитию химических процессов

В последнее время много говорят о водороде в качестве замены природного газа. Схема заключается в постепенном добавлении h3 в сеть природного газа, при этом h3 производится из воды с использованием «избыточной» возобновляемой электроэнергии, когда она доступна. Но, в конечном счете, есть люди, которые думают, что нам следует поставлять в дома чистый водород вместо природного газа, используя те же трубопроводы и распределительную сеть, которые есть у нас сейчас.По их мнению, все, что нам нужно сделать, это повторно продуть все наши котлы, печи, варочные панели и духовки, и мы уедем на гонки. Не нужно отказываться от всего этого дорогостоящего капитала — мы просто поменяем топливо! Мы будем сжигать водород без цвета и запаха, образуя только водяной пар, и проблема глобального потепления будет на шаг ближе к решению.

Отлично звучит! Где подписать?

Держись — не так быстро!

Первая и самая очевидная критика этой схемы — эффективность.Неважно, начинаете ли вы с природного газа или электричества, лучшее, что вы можете сделать, — это преобразовать около 70% энергии сырья — низкую теплотворную способность (НТС) метана или кВтч электроэнергии — в НТС получаемого водорода. Лучший случай. Если альтернативой является использование природного газа или электричества напрямую, водород не принесет ничего, кроме потерь для этого уравнения.

Очевидно, вся идея здесь состоит в том, чтобы исключить выбросы ископаемых парниковых газов (ПГ), связанные с горением, которое происходит на вашем конце трубы.Водород предлагает такую ​​возможность. Вы можете начать с биометана в результате анаэробного сбраживания, поэтому CO2, который вы выделяете при производстве водорода, является лишь частью естественного углеродного цикла. Или вы можете улавливать весь или часть CO2, образующегося при производстве водорода из ископаемого природного газа на водородной установке, или путем пиролиза метана и продажи углерода в качестве побочного продукта для других целей, кроме сжигания, или вы можете полностью избежать CO2, сделав электричество, которое вы питаете свой электролизер от ветра или солнца, атомной энергии, гидроэнергетики, геотермальной энергии и т. д.Это все способы, с помощью которых вы могли бы получить ископаемое топливо без выбросов парниковых газов для своей горелки — в идеале, если вы можете себе это позволить.

Вы, конечно, могли бы вместо этого подпитывать сеть метаном из биогаза — но хотя я убежден, что биогаз будет важным топливом для тех видов топлива, которые нам действительно нужны в будущем после ископаемого топлива, никто не должен пытаться убедить вас, что это произойдет. ВСЕГДА будет достаточно биогаза, чтобы просто заменить существующие запасы природного газа — или даже небольшую часть этих запасов.Поэтому, если вы хотите сохранить свои горелки и не выбрасывать ископаемые парниковые газы, водород кажется вам единственным вариантом. И это именно то, что газовая промышленность говорит правительствам всего мира.

Конечно, эти газовые компании и поставщики электролизеров не дают своих советов без всяких собственных интересов. Они исходят из того, что им нужно оставаться в бизнесе, а вам нужно сохранить свои горелки — достаточно справедливо! Очевидная альтернатива — заменить ваши горелки напрямую электричеством и исключить посредников по водороду с потерями, но это оставит их вне бизнеса.Для отопления дома и даже для горячего водоснабжения тепловой насос не только сэкономит 30% потерь при преобразовании в водород, но и даст вам около 3 кВт тепла на каждый кВт электроэнергии, которую вы потребляете. Гораздо эффективнее. Но не дешево — тепловой насос обойдется вам в несколько долларов — и хотя возобновляемая электроэнергия становится дешевле с каждым днем, электроэнергия в сети по-прежнему продается по цене, во много раз превышающей стоимость природного газа за единицу энергии — потому что налоги на выбросы углерода недостаточны, и потому что в некоторых местах ископаемое топливо по-прежнему питает сеть.

Для вашей варочной панели индукционный нагреватель даст вам даже лучшую производительность, чем пламя — вам, возможно, придется выбросить несколько ваших старых алюминиевых кастрюль и сковородок, но в противном случае вы, вероятно, будете очень довольны этим изменением. И ваша духовка прекрасно подойдет к обычному старому резистивному нагревателю — с гораздо лучшим контролем температуры.

Напомните, зачем нам опять нужен топливный газ? Я знаю только один ответ на этот вопрос — в настоящее время природный газ является очень и очень дешевым топливом, ЕСЛИ игнорировать выбросы ископаемых парниковых газов как при его производстве, так и при распределении и сжигании.Заменить использование природного газа домашним отоплением будет нелегко, независимо от того, как мы это сделаем, потому что альтернативы будут стоить дороже, по крайней мере, на начальном этапе.

С другой стороны, водород — недешевое топливо, и точка. И должно быть очевидно, что он НИКОГДА не может быть таким же дешевым, как природный газ или электричество, из которого он производится.

Даже если предположить, что вы настолько ностальгически привязаны к своим газовым приборам, что не можете с ними расстаться, газовой промышленности все равно придется преодолеть некоторые серьезные проблемы, которые не обсуждаются, прежде чем водород начнет течь через сеть природного газа.

Если мы собираемся производить водород, будь то «синий» водород из природного газа с улавливанием и хранением углерода или «зеленый» водород, полученный из воды с использованием возобновляемой электроэнергии, его все равно нужно доставить в ваш дом оттуда, где он производится. . И это не так просто, как просто изменить то, что течет по трубам.

Для экономичного перемещения любого газа его необходимо сжимать. Оказывается, это большая проблема с распределением водорода — это причина того, что 85% водорода, производимого, например, в Европе, практически не перемещается туда, где он потребляется, потому что он производится прямо на том же месте или по соседству.

Природный газ примерно в 8,5 раз плотнее водорода, а плотные газы легче перемещать (более энергоэффективно), чем менее плотные. Водород частично компенсирует этот факт, будучи более плотным по энергии на единицу массы — примерно в 3 раза больше, чем природный газ. Но, к сожалению, работа (механическая энергия), необходимая для приведения в действие компрессора, линейно связана с количеством молей газа, которые мы сжимаем, а не с их массой или объемом как таковыми. Это также зависит, более слабо и сложнее, от соотношения удельных теплоемкостей газа, которое, как оказалось, имеет незначительное значение (в пользу природного газа), которое увеличивается с увеличением степени сжатия.Но когда мы сравниваем НТС водорода на моль с НТС природного газа на моль, мы обнаруживаем, что природный газ примерно в 2,9 раза плотнее по энергии в молярных единицах. Другими словами, требуется примерно , в три раза больше энергии , чтобы сжать тепловую энергию в МДж, если вы подаете ее в виде водорода, чем если бы вы поставляли ее в виде природного газа. И это, ребята, по крайней мере частично, объясняет, почему мы не перемещаем водород по трубопроводам. Вместо этого мы перемещаем природный газ туда, где нужен водород, и строим там водородный завод.(См. Доказательство в конце статьи.)

Это 3-кратное увеличение работы по сжатию не только требует затрат энергии, но и обойдется газовой компании в большие деньги, поскольку это будет означать, что каждый компрессор в их сети необходимо будет заменить новым агрегатом с мощностью в 3 раза большей. , а также физически большего размера — с 3-кратным объемом всасывания. А поскольку водород настолько известен своей негерметичностью, объемный расход водорода выше для данного теплового потока в трубопроводе и т. Д., Компрессоры должны быть совершенно другими машинами — значительно более дорогими.

Водород — это уже круглые числа, примерно на 37% лучший вариант эффективности цикла при запуске и завершении работы с электричеством. В то время как природный газ и электричество примерно одинаковы по стоимости и эффективности для распределения в расчете на единицу энергии, водород будет стоить примерно в 3 раза больше, чем природный газ в потерях энергии, просто для перемещения газа. А поскольку оборудование, расположенное ниже по потоку, снова производит электричество с эффективностью только на 50–60%, вам придется переместить примерно , вдвое больше водородной энергии , к месту назначения, чтобы выполнить ту же работу, как если бы вместо этого вы перемещали электричество.При этом забываем о дополнительных капитальных затратах, которые также придется потратить.

Вы могли подумать, что при перемещении водорода по трубопроводу вы понесете дополнительный штраф, как только вы доведете его до желаемого давления — это, безусловно, было моим первым впечатлением. Но, как выясняется, ответ на этот вопрос довольно сложен и зависит от того, в каких условиях вы проводите вычисления. Водород менее плотный, менее вязкий и более плотный по энергии на единицу массы, чем природный газ.Но когда вы выполняете расчеты перепада давления при таких скоростях и перепадах давления, которые используются в трубопроводах, несущих газы на большие расстояния (где перепады давления составляют порядка 5 фунтов на квадратный дюйм на милю трубы, а не 5 фунтов на квадратный дюйм на 100 футов трубы) что может быть типичным для трубопроводов химического завода), водород и природный газ выходят почти даже при заданной скорости LHV тепла, доставляемой в час по трубе заданного размера.

Это действительно меняется в разных точках системы распределения, и в первом приближении среднее значение соответствует существующей газовой трубе, способной передавать около 90% энергии в виде водорода, которую она могла бы переносить, если бы была подавали в среднем природного газа, на которое он был рассчитан.Скорость будет примерно в три раза выше, но плотность будет в 1 / 8,5 раза больше, и вместе с умеренно более низкой вязкостью эти факторы почти компенсируют друг друга. Однако, поскольку каждый киловатт-час энергии, потерянной из-за трения в трубопроводе, должен поступать от компрессора, это по-прежнему означает, что водород стоит примерно в 3 раза больше на единицу энергии для перемещения от источника к месту назначения в трубопроводе.

Как я и обещаю своим читателям, я редактирую свои статьи, когда они учат меня новому или указывают на мои ошибки.Хорошо осведомленный специалист обратил мое внимание на эту довольно серьезную проблему, которая является результатом более низкой плотности энергии водорода на единицу объема. «Линейный пакет» — это название, данное количеству природного газа, хранящегося в самой системе распределения трубопроводов. И если мы не увеличим давление в распределительной системе — чего мы не сможем сделать без новой трубы — мы потеряем это хранилище. Типичная газовая система, по-видимому, может справиться со средней потребностью в 3-4 часа, просто используя запасенный газ в линиях.Чистый водород, имеющий 1/3 плотности энергии на единицу объема, сократит это время до ~ 1 часа. Это может означать огромную разницу в надежности распределительной системы, частоте и продолжительности отключений, а также способности существующей сети справляться с колебаниями спроса — большим всплеском, когда все приходят домой, запускают свои печи или котлы и выключаются. на их варочных панелях, например.

Я уже знаю, что иногда подразделения перерастают скорость, с которой газовые компании могут прокладывать к ним новые линии.Соответственно, некоторые коммунальные предприятия испаряют сжиженный природный газ из резервуаров в точки ниже по потоку от «узкого места», чтобы печи и варочные панели продолжали гудеть в часы пик. Делать это с водородом было бы очень дорого и очень опасно, учитывая, что жидкий водород забирает около 40% энергии водорода только для его сжижения, кипит при 24 Кельвина (24 градуса выше абсолютного нуля — жидкий метан кипит при приятной температуре 112 Кельвинов). или -161 ° C) — а в жидком виде он все еще составляет всего 71 кг / м3 — метан составляет около 600 кг / м3 по сравнению с жидкостью.

Если не нагревать его слишком сильно, водород вполне безопасно носить с трубами из низкоуглеродистой стали — — даже до довольно значительных давлений. Часто обсуждаемая «водородная хрупкость» не является фактором для труб из мягкой мягкой стали или низколегированной стали, которые используются в большинстве трубопроводов химических заводов.

Однако трубопроводы природного газа, особенно трубопроводы, по которым природный газ транспортируется на большие расстояния или под водой, не изготавливаются из мягких сталей.Они сделаны из более твердых и прочных сталей, а эти стали, согласно многим отчетам, подвержены водородному охрупчиванию или другим механизмам повреждения, связанным с водородом, особенно в их сварных швах и зонах термического влияния — даже при довольно умеренных давлениях и температурах.

Согласно достоверным отчетам, написанным самими газораспределительными компаниями, таким как этот превосходный, большая часть системы распределения природного газа высокого и среднего давления должна быть полностью заменена для работы с чистым водородом.(См. Стр. 12 этого справочника, где это сказано таким же количеством слов — и эти ребята, владеющие трубами, должны знать лучше!) все равно заменили на электричество.

Обратите внимание, что водородное повреждение и водородное охрупчивание — сложные металлургические темы, и что возникающий водород (атомы водорода, генерируемые электрохимическим действием, например, во время коррозии) вызывает повреждения, которые молекулярный водород не может, пока это не станет возможным благодаря сочетанию высокого давления и высокой температуры.Но сообщения о проблемах совместимости h3 с трубопроводами, используемыми для природного газа, довольно хорошо продемонстрированы людьми, которые знают этот вопрос намного лучше меня.

Распределительная система низкого давления в основном состоит из низкоуглеродистой стали и трубы из полиэтилена высокой плотности, и через нее достаточно легко пропускать водород. Однако трубопровод, не допускающий утечки природного газа, может пропускать много водорода из-за низкой плотности и высокого коэффициента диффузии водорода. И, к сожалению, ароматизирующие вещества, такие как тиолы (меркаптаны), используемые в природном газе для обнаружения утечек, несовместимы с водородом, и особенно с водородом, который используется для питания топливных элементов PEM, таких как те, которые используются в транспортных средствах.Катализаторы в этих топливных элементах чрезвычайно чувствительны к таким соединениям серы. Учитывая чрезвычайно широкий диапазон взрывоопасности водорода — любая смесь между 4% и 75% водорода в воздухе является взрывоопасной — отсутствие запаха, помогающего обнаруживать утечки, кажется очень сложной проблемой для распределения этого топлива по домам и предприятиям.

Все первоначальные проекты пытаются сгладить эти проблемы путем добавления небольшого количества h3 в природный газ вместо того, чтобы делать большой скачок к чистому водороду.И когда вы слышите о «замене 20% природного газа водородом», вы подумаете, что это будет иметь большое значение!

Подумай еще раз.

20% -ная смесь h3 в природном газе составляет 20% -ную смесь по объему. Эта смесь имеет только 86% энергии среднего природного газа, а это означает, что вам придется сжечь на 14% больше объема газа , чтобы получить такое же количество джоулей или БТЕ тепла. Экономия выбросов парниковых газов нигде не составляет почти 20% — они ближе к 6%, просто глядя на горение, и меньше, если учесть сжатие и потерю давления, указанные выше.Такое снижение уже привело бы к крику пользователей, чувствительных к теплоносителю, так что забудьте о переходе на 30% h3! При заданном количестве доставляемой энергии 20% -ная смесь водорода в природном газе потребует на 13% больше энергии для сжатия и потеряет примерно на 10% больше давления на единицу длины трубы, чем если бы вы использовали природный газ — потому что газ должен течь быстрее, но его плотность недостаточно, чтобы это компенсировать. Эти факторы съедят часть вашей экономии на выбросах парниковых газов. И хотя промышленные пользователи будут защищены — они платят за BTU или джоуль LHV или HHV, которые поставляет газовая компания, — некоторые пользователи могут оказаться в дефиците, поскольку вместо этого они платят за единицу объема.

Еще одно оправдание, которое мы слышим в пользу необходимости замены природного газа водородом, — это «высокотемпературное промышленное отопление». По какой-то причине кажется, что люди просто предполагают, что, поскольку мы запускаем какое-то оборудование прямо сейчас, сжигая топливо, мы не можем вместо этого использовать электричество. Часто упоминаются примеры производства стали и цемента, но есть и многие другие.

Здесь я должен принести то, чем я зарабатываю на жизнь.Я проектирую и строю пилотные установки, которые являются прототипами для тестирования новых химических процессов. Эти заводы могут варьироваться от крошечных лабораторных единиц до довольно больших предприятий, которые для обычного человека выглядят как любое другое реальное химическое предприятие. Но единственное, чего почти полностью без исключения будет не хватать на опытной установке, — это любого обстрелянного оборудования . Существуют исключения, но, помимо функции удаления потоков отходов горючих материалов, каждая функция, которая выполняется на коммерческом химическом заводе с использованием огневого оборудования, выполняется с использованием электроэнергии, а не на пилотной установке.Это почему? Причин много:

1) Электричество намного безопаснее и легче контролировать, чем огонь, особенно в небольших масштабах. Электрический обогрев обеспечивает быстрое и точное управление и снижает вероятность возникновения горячих точек, снижает риски для строительных материалов и т. Д.

2) Электроэнергия стоит больше, чем топливо в качестве источника тепла, но стоимость энергии пилотной установки редко является самым важным фактором для ее операторов.

3) Для топочных обогревателей обычно требуются разрешения на выбросы в атмосферу и могут потребоваться испытания дымовых газов — затраты, которых пилотная установка позволяет избежать за счет использования электрического обогрева.

4) Чтобы нагреть поток до высоких температур с помощью горелки, у вас остается высокотемпературный дымовой газ, выходящий из агрегата. Химические заводы используют этот горячий дымовой газ для нагрева множества других потоков, чтобы не допустить его утилизации, или используют его для производства пара для привода оборудования или поддержания тепла. На пилотной установке просто не стоит заниматься такой интеграцией тепла

5) Топочное оборудование дороже, чем оборудование с электрическим обогревом

6) Когда вам нужны самые высокие температуры, иногда электрический обогрев является единственным возможным вариантом.

В сталелитейном производстве реальная потребность в водороде вовсе не в нагреве — электродуговые печи для выплавки стали уже довольно популярны. Водород необходим для замены химического восстановителя оксида углерода, получаемого из угольного кокса, который используется для восстановления оксида железа до металлического железа. Также в стадии разработки находятся методы прямого электрохимического восстановления, поэтому возможно, что мы сможем производить сталь вообще без использования водорода.

Во многих других приложениях можно легко использовать электрическое отопление, чтобы избавиться от необходимости сжигать топливо.Однако это потребует модификации основных единиц оборудования, что может иметь значительную стоимость. Но если альтернативой является потратить несколько раз этой стоимости на водород, полученный из электроэнергии, эта экономия может окупить довольно небольшой капитал.

Фактически, если подходить к делу со свежим листом бумаги и без топки на голове, большинство применений в промышленном отоплении в настоящее время обслуживаются с помощью огня из соображений стоимости (поскольку топливо дешевле, если вы можете сбрасывать ископаемый CO2 в атмосферу) можно было бы легко преобразовать вместо этого на электрическое отопление.

Все, что нам действительно нужно, — это установить цену на выбросы ископаемого углерода по ставке, достаточно высокой — и достаточно длительной — для того, чтобы соответствующие капитальные вложения окупились с экономической точки зрения для затронутых отраслей.

Еще один аргумент, который я часто слышу, заключается в том, что из-за двойного удара, заключающегося в увеличении потребности в энергии для отопления и снижении выработки солнечной энергии зимой, нам понадобится водород, чтобы восполнить дефицит. Летом нам нужно будет производить огромное количество водорода и хранить его в соляных пещерах до зимы.Хотя какое-либо хранимое топливо, вероятно, является полезной частью плана реагирования на чрезвычайные ситуации в будущем после ископаемого топлива, для меня это не следствие того, что только потому, что можно использовать водород для этой цели, это действительно сделало бы энергичным или экономический смысл. Метан, будь то из биогаза или даже из ископаемого природного газа, кажется более логичным выбором в качестве газа для хранения, учитывая, что у нас уже есть стратегические и аварийные запасы природного газа. И мы могли бы так же легко накапливать годовой биогазовый метан, как могли бы найти способ производить избыток водорода летом.

Основная экономическая проблема зеленого водорода как носителя для хранения энергии — это стоимость электролизеров и оборудования для хранения — и, как мы видели в этой статье, стоимость распределения также не будет такой низкой, как некоторые ожидают. Умножение коэффициента низкой мощности ветряной или солнечной установки на другой сезонный коэффициент мощности, скажем, 0,5 или меньше, не дает в сумме низких капитальных затрат на 1 кг хранимого водорода. Это хранимое топливо было бы действительно очень дорого, даже если бы сама энергия была довольно дешевой.

В целом, мне кажется совершенно очевидным, что роль водорода в качестве замены природного газа больше связана с необходимостью для компаний по добыче и распределению газа оставаться в бизнесе, имея что-то продавать, чем с реальной выгодой от выбросов парниковых газов или значительными техническими преимуществами. необходимость. И если они хотят сделать необходимые инвестиции полностью за счет собственного никеля, чтобы обеспечить по-настоящему экологичный или даже «голубой» водород через модернизированную сеть, чтобы заменить природный газ, возможно, меня это устраивает.К сожалению, кажется совершенно очевидным, что их лимиты уже достигнуты, они обращаются к государственному сектору для финансирования необходимых инвестиций в инфраструктуру. Лично я считаю, что это будет разбрасывать хорошие деньги за плохими.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Это мое личное мнение, основанное на моих знаниях и практике в области химического машиностроения за последние 30 лет. Мое мнение является моим собственным, и его не следует путать с мнением моего работодателя Zeton Inc. или его клиентов. Они мотивированы только искренним желанием избавить нас от ископаемого топлива и тем самым устранить ископаемые парниковые газы и токсичные выбросы, связанные с их сжиганием, с минимальными затратами и воздействием на общество, с которыми мы можем справиться.Мои комментарии никоим образом не мотивированы личными финансовыми интересами с моей стороны или со стороны моего работодателя или его клиентов. Каждая статья, которую я пишу, может разозлить того или иного из моих клиентов — можете не сомневаться!

Я приложил все усилия, чтобы быть точным в сказанном, выполняя собственные подтверждающие вычисления. Я могу предоставить информацию о них любому, кто спросит. Но я человек и, следовательно, склонен к ошибкам. Я также ни на минуту не утверждаю, что знаю все, что нужно знать об этой теме, в которой некоторые люди провели всю свою карьеру.Если вы можете показать мне, где я ошибся в своем анализе или расчетах, ссылками или надежными примерами, я с благодарностью отредактирую свою статью, чтобы отразить эти новые знания с моей стороны.

Вот еще несколько моих статей, которые могут быть вам интересны:

Водород из возобновляемых источников энергии — наше будущее?

Mirai FCEV против модели 3 BEV

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Вот сокращенная логика, объясняющая, почему для перемещения заданного количества h3 LHV требуется в 3 раза больше энергии компрессора, чем для перемещения того же количества Дж или БТЕ природного газа LHV.б)

Согласно закону идеального газа, P1V1 = nRT1, где n — количество молей газа, R — постоянная идеального газа, а T1 — начальная температура.

Взяв газы 1 и 2 с почти равными значениями a и b (чтобы избежать получения результатов, которые зависят от r), и взяв их при одинаковом начальном давлении, объеме и температуре, можно показать, что:

W1 / W2 = ~ n1 / n2

Водород имеет молярную низкую вязкость 240 кДж / моль, а у среднего автомобильного природного газа LHV может составлять 695 кДж / моль.Таким образом, соотношение работы составляет ~ 2,9: 1 для водорода по сравнению с природным газом, если бы мы перемещали постоянное количество кДж НТС за такт сжатия или за единицу времени.

Фактические значения a и b (относящиеся к соотношению Cp / Cv) для h3 и природного газа при коммерчески значимых степенях сжатия регулируют это соотношение 2,9: 1 примерно до 3: 1.

Для многих водород — топливо будущего. Новое исследование вызывает сомнения.

В обозримом будущем большая часть водородного топлива, скорее всего, будет производиться из природного газа с помощью энергоемкого и загрязняющего метода, называемого процессом парового риформинга, который использует пар, высокую температуру и давление для разложения метана на водород и окись углерода. .

В голубом водороде используется тот же процесс, но применяется технология улавливания и хранения углерода, которая включает улавливание углекислого газа до его выброса в атмосферу, а затем закачку его под землю, чтобы заблокировать его. Но это все еще не учитывает природный газ, который генерирует водород, приводит в действие процесс парового риформинга и улавливает CO2. «Они существенные, — сказал доктор Ховарт из Корнелла.

Эми Таунсенд-Смолл, доцент кафедры экологических наук в Университете Цинциннати и эксперт по выбросам метана, сказала, что все больше ученых начинают изучать некоторые заявления отрасли, касающиеся водорода, точно так же, как они изучали влияние на климат. добычи природного газа.«Я думаю, что это исследование будет способствовать развитию разговора», — сказала она.

Планы по производству и использованию водорода реализуются. National Grid вместе с Университетом Стоуни-Брук и офисом штата Нью-Йорк, изучает возможность интеграции водорода в существующую газовую инфраструктуру, хотя проект направлен на производство водорода с использованием возобновляемых источников энергии.

Entergy считает, что водород был «частью создания долгосрочного безуглеродного будущего», дополняя возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнечная энергия, которые производят электроэнергию только с перерывами, сказал Джерри Наппи, представитель компании.«Водород — важная технология, которая позволит коммунальным предприятиям освоить гораздо больший объем возобновляемых источников энергии», — сказал он.

National Grid сослалась на свой план чистого нуля, в котором говорится, что водород будет играть важную роль в следующие несколько десятилетий, и что производство водорода из возобновляемых источников энергии было стержнем.

Штат Нью-Йорк «изучает все технологии», включая водород, в поддержку своих климатических целей, заявила Кейт Т. Мюллер, пресс-секретарь Управления исследований и развития энергетики штата.Тем не менее, ее исследователи «рассмотрят и рассмотрят синюю водородную бумагу», — сказала она.

Устойчивое развитие и изменение климата: присоединяйтесь к дискуссии

Наша серия виртуальных мероприятий Netting Zero объединяет журналистов New York Times с лидерами общественного мнения и экспертами, чтобы понять проблемы, создаваемые глобальным потеплением, и принять меры. ведущий к изменениям.

Что такое водород? | National Grid Group

Здесь, на Земле, огромное количество атомов водорода содержится в воде, растениях, животных и, конечно же, в людях.Но хотя он присутствует почти во всех молекулах живых существ, в виде газа его очень мало — менее одной части на миллион по объему.

Водород можно производить из различных ресурсов, таких как природный газ, ядерная энергия, биогаз и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая. Задача состоит в том, чтобы в больших масштабах использовать водород в качестве газа для заправки наших домов и предприятий.

Почему водород важен как источник чистой энергии будущего?

Топливо — это химическое вещество, которое можно «сжигать» для получения полезной энергии.Горение обычно означает, что химические связи между элементами в топливе разрушаются, и элементы химически соединяются с кислородом (часто из воздуха).

На протяжении многих лет мы использовали природный газ для обогрева наших домов и предприятий, а также на электростанциях для выработки электроэнергии; в настоящее время 85% домов и 40% электроэнергии в Великобритании работают на газе. Метан — основная составляющая «природного газа» нефтяных и газовых месторождений.

Мы продолжаем использовать природный газ, потому что это легкодоступный ресурс, он рентабелен и является более чистой альтернативой углю — самому грязному ископаемому топливу, которое мы исторически использовали для отопления и выработки электроэнергии.

При сжигании природного газа выделяется тепловая энергия. Но отходами наряду с водой является углекислый газ, который при выбросе в атмосферу способствует изменению климата . Когда мы сжигаем водород, единственным отходом является водяной пар.

В чем разница между синим водородом и зеленым водородом?

Голубой водород получают из невозобновляемых источников энергии одним из двух основных методов. Реформирование метана с водяным паром — наиболее распространенный метод производства водорода в больших объемах, на который приходится большая часть мирового производства.В этом методе используется установка риформинга, которая реагирует паром при высокой температуре и давлении с метаном и никелевым катализатором с образованием водорода и окиси углерода.

В качестве альтернативы автотермический риформинг использует кислород и диоксид углерода или водяной пар для реакции с метаном с образованием водорода. Обратной стороной этих двух методов является то, что они производят углерод в качестве побочного продукта, поэтому улавливание и хранение углерода (CCS) имеет важное значение для улавливания и хранения этого углерода.

Зеленый водород получают с помощью электричества для питания электролизера, который отделяет водород от молекул воды.Этот процесс производит чистый водород без вредных побочных продуктов. Дополнительным преимуществом является то, что, поскольку в этом методе используется электричество, он также дает возможность направить любое избыточное электричество, которое трудно хранить (например, излишки энергии ветра), на электролиз, используя его для создания газообразного водорода, который можно хранить в будущем. энергетические потребности.

Водород уже используется в качестве топлива?

Да. Уже существует автомобилей , которые работают на водородных топливных элементах. В Японии есть 96 общественных заправочных станций водородом, что позволяет заправляться так же, как бензином или дизельным топливом, и в те же сроки, что и традиционный автомобиль на топливе.В Германии 80 таких водородных станций, а Соединенные Штаты занимают третье место с 42 станциями.

Водород также является прекрасным легким топливом для автомобильных, воздушных и морских перевозок. У международной транспортной компании DHL уже есть парк из 100 панельных фургонов h3, способных проехать 500 км без дозаправки.

Каковы потенциальные препятствия на пути ускорения использования водорода в качестве чистой энергии?

Чтобы водород стал жизнеспособной альтернативой метану, его необходимо производить в больших масштабах, экономично, а существующую инфраструктуру необходимо адаптировать.

Хорошая новость заключается в том, что водород можно транспортировать по газопроводам, сводя к минимуму сбои и уменьшая количество дорогостоящей инфраструктуры, необходимой для строительства новой сети передачи водорода. Также не было бы необходимости в изменении культуры в нашей домашней жизни, поскольку люди привыкли использовать природный газ для приготовления пищи и обогрева, и появляются аналоги водорода.

Что делает National Grid для продвижения водорода в качестве альтернативного зеленого топлива?

Мы взяли на себя обязательство достичь к 2050 году нулевой отметки чистых нулей , что означает, что нам нужно начать подготовку к изменению нашего использования газа в ближайшие годы.Один из предлагаемых нами способов сделать это — использовать водород.

Текущая Национальная система передачи (NTS) транспортирует природный газ по всей Великобритании, и люди, предприятия и промышленность полагаются на нашу сеть.

NTS — это уникальная и сложная сеть, в которой используются стальные трубы для транспортировки природного газа под высоким давлением. Нам необходимо полностью понять влияние, которое воздействие водорода под высоким давлением может оказать на трубы, прежде чем сеть сможет быть преобразована. Необходимы обширные испытания и подробные испытания, чтобы установить, какие модификации могут потребоваться для безопасной транспортировки водорода.

Под лозунгом HyNTS — Hydrogen in the NTS — мы уже реализовали несколько проектов, изучающих физические возможности NTS по транспортировке водорода. В этих проектах изучается не только влияние водорода на наши трубопроводы, но и все сопутствующее оборудование, такое как компрессоры и клапаны, а также то, каким образом водородная сеть может работать по-другому в будущем.