Введение в транспорт водорода
2025-05-29
1.Транспортировка водородной энергии
Существует много способов транспортировки водорода, среди которых наиболее распространенными являются транспортировка газа под высоким давлением, транспортировка жидкого водорода и транспортировка по трубопроводам.
Транспортировка газа высокого давления заключается в сжатии водорода до состояния высокого давления и последующей загрузке его в контейнер или длиннотрубный прицеп для транспортировки. Этот вид транспортировки подходит для заправочных станций водорода с небольшим спросом. Он имеет зрелую технологию, но существует риск взрыва. Из-за особых свойств водорода оборудование, необходимое для транспортировки газа высокого давления, относительно высокое, и требуются специальные стальные трубопроводы высокого давления, чтобы избежать опасности утечки водорода.
Транспортировка жидкого водорода заключается в глубокой заморозке водорода до сжиженного состояния, а затем его загрузке в изолированный автоцистерну для транспортировки. Этот способ транспортировки подходит для заправочных станций водорода с высоким спросом и большой пропускной способностью, но он потребляет больше энергии и оборудования. При транспортировке жидкого водорода необходимо решить проблему испарения жидкого водорода, поскольку пары водорода огнеопасны и взрывоопасны, что может представлять угрозу безопасности.
Трубопроводный транспорт — это использование специальных трубопроводов для транспортировки водорода в газообразном или жидком виде к месту назначения. Этот вид транспортировки подходит для дальних, крупномасштабных перевозок и имеет низкие затраты, но он должен решать проблему водородной хрупкости материалов трубопровода. Кроме того, из-за особых свойств водорода трубопроводный транспорт также должен учитывать проникновение водорода, чтобы избежать угроз безопасности, вызванных утечкой водорода из трубопровода.
В настоящее время моя страна в основном использует режим транспортировки водорода с помощью прицепа для транспортировки газа высокого давления. По сравнению с прицепом для транспортировки водорода с помощью прицепа для транспортировки газа высокого давления режим транспортировки жидкого водорода с помощью танкера может увеличить емкость хранения и транспортировки одного транспортного средства примерно в девять раз, а также может улучшить чистоту водорода. Однако потребление энергии и основные инвестиции в процесс сжижения водорода велики, а стоимость процесса сжижения составляет более 90% от всей линии хранения и транспортировки жидкого водорода, что не подходит для применения на гражданском рынке моей страны. Методы транспортировки водорода по трубопроводу включают транспортировку чистого водорода (газовый водород и жидкий водород) по трубопроводу и транспортировку водорода по трубопроводу природного газа. В настоящее время протяженность строительства сети трубопроводов транспортировки водорода в моей стране недостаточна, всего 400 км, и полная система транспортировки водорода по трубопроводу еще не построена. Что касается транспортировки водорода по трубопроводу природного газа, она все еще находится на стадии разведочной демонстрации. В 2019 году State Power Investment Corporation начала реализацию первого демонстрационного проекта по электролитическому смешиванию водорода в городе Чаоян провинции Ляонин. В 2020 году Центральный научно-исследовательский институт State Power Investment Corporation запустил проект «Исследования и разработки ключевых технологий и демонстрация применения смешивания водорода с природным газом» в Чжанцзякоу провинции Хэбэй, и ожидается, что он будет поставлять 4,4 миллиона кубических метров водорода в год в город Чжанцзякоу.
С экономической точки зрения крупномасштабная транспортировка водорода на большие расстояния по трубопроводам более выгодна, чем транспортировка водорода с помощью газоводородных трейлеров высокого давления или цистерн для жидкого водорода. Однако на техническом уровне трубопроводная транспортировка водорода по-прежнему сталкивается со многими ключевыми проблемами, которые необходимо решить с точки зрения оценки материала труб, безопасной эксплуатации, технологических решений и стандартных систем, а в будущем необходимо провести много исследовательских работ.
Методы и характеристики хранения и транспортировки водорода
Расчет основан на расстоянии транспортировки 100 км и одной поездке в день (автомобильный транспорт газообразного водорода и жидкого водорода). Из-за требований безопасности фактическое количество водорода, которое может быть перевезено прицепом для газообразного водорода, обычно составляет 60-80% от грузоподъемности. Этот расчет основан только на техническом транспортируемом количестве водорода на транспортное средство или трубопровод и не учитывает снижение эффективности транспортировки из-за коммерческих операций.
Статистика трубопровода чистого водорода в Китае
2.Преимущества водородного энергетического транспорта
Высокая эффективность: из-за низкой плотности водород требует больше места и более высокого давления при хранении и транспортировке, но по сравнению с аккумуляторами водород имеет более высокую плотность энергии и может обеспечить больший запас хода при меньшем времени зарядки, что делает его более подходящим для дальних перевозок и автомагистралей.
Чистый и экологически чистый: продукты сгорания водорода — это только вода и небольшое количество углекислого газа. Он не выделяет никаких вредных веществ, что может эффективно снизить загрязнение и улучшить качество воздуха.
Возобновляемый: водород может быть получен с помощью электролиза протонообменной мембраны, биологической ферментации и других методов, все из которых используют возобновляемую энергию в качестве сырья. Таким образом, он может значительно снизить зависимость от ископаемого топлива и достичь устойчивого развития энергетики.
3.Проблемы и решения водородного транспорта
Проблема: Высокая летучесть водорода
Водород — чрезвычайно летучий газ. При комнатной температуре и давлении скорость улетучивания водорода низкая, но с ростом температуры и давления скорость улетучивания водорода будет быстро увеличиваться. Поэтому при транспортировке водородной энергии необходимо применять специальные методы для решения проблемы летучести водорода.
Решение: Сжатие или сжижение.
Для повышения плотности хранения и эффективности транспортировки водорода водород обычно упаковывают в контейнеры путем сжатия или сжижения. Среди них транспортировка газа под высоким давлением является одним из наиболее распространенных способов транспортировки водорода. Он сжимает водород до состояния высокого давления, чтобы уменьшить его объем, тем самым повышая плотность хранения и эффективность транспортировки водорода. Кроме того, для дальнейшего снижения летучести водорода жидкий водород также может использоваться для транспортировки, глубоко замораживая водород до сжиженного состояния, так что его плотность хранения выше, а эффективность транспортировки лучше.
Проблема: Водород огнеопасен и взрывоопасен.
Водород — это горючий и взрывоопасный газ, который при сгорании выделяет чрезвычайно много тепла, однако процесс сгорания водорода также требует участия большого количества кислорода. Поэтому при транспортировке водородной энергии следует уделять особое внимание горючести и взрывоопасности водорода, чтобы избежать несчастных случаев, связанных с безопасностью, таких как пожар или взрыв.
Решение: Используйте профессиональное оборудование и технологии.
Для обеспечения безопасности транспортировки водорода требуются профессиональное оборудование и технологии. При транспортировке газа высокого давления требуются специальные стальные трубопроводы высокого давления, а для испытаний используется профессиональное оборудование для испытания баллонов. При транспортировке жидкого водорода требуются профессиональные емкости для хранения жидкого водорода и изоляционные материалы, а для контроля и управления используются профессиональные измерители уровня жидкости и регуляторы температуры. При транспортировке по трубопроводу требуются профессиональные трубопроводные материалы и сварочные технологии, а для контроля и управления используются профессиональные расходомеры и манометры.
4.Тенденции и перспективы развития водородной энергетики
Тенденция развития: сосуществование различных способов транспортировки водорода
С непрерывным развитием технологий и снижением затрат методы транспортировки водорода в будущем будут становиться все более разнообразными. Транспортировка газа под высоким давлением, транспортировка жидкого водорода и трубопроводная транспортировка будут широко использоваться, и наиболее подходящий метод транспортировки будет принят в соответствии с различными потребностями. В то же время, с быстрым развитием водородной экономики объем транспортировки водорода будет продолжать расти, требуя все более высокой эффективности и качества транспортировки водорода.
Перспективы: безопасность и эффективность транспортировки водорода продолжают повышаться
С непрерывным прогрессом науки и техники и постоянными инновациями технологий транспортировка водородной энергии станет более безопасной и эффективной в будущем. С точки зрения технологии, будет разработано более профессиональное оборудование и технологии для повышения безопасности и эффективности транспортировки водородной энергии. С точки зрения политики, будут введены более полные законы, правила и стандарты для регулирования рыночного порядка и поведенческих норм транспортировки водородной энергии. С точки зрения рынка, появятся более профессиональные сервисные агентства и платформы для предоставления более комплексной сервисной поддержки для транспортировки водородной энергии. С развитием и продвижением вышеуказанных аспектов безопасность и эффективность транспортировки водородной энергии будут значительно улучшены в будущем, что придаст новый импульс и жизненную силу развитию экономики водородной энергетики.
