Преимущества и недостатки производства водорода из возобновляемых источников энергии 

Преимущества и недостатки производства водорода из возобновляемых источников энергии

Зеленый водород на основе возобновляемых источников энергии (например, энергии ветра, фотовольтаики) рассматривается как основное направление для будущего развития водородной промышленности благодаря своим низкоуглеродным и даже безуглеродным свойствам. Однако производство водорода из возобновляемых источников энергии, несмотря на большой потенциал, также сталкивается с проблемами в области технологий, эффективности и промышленной цепочки.

Ⅰ. Во-первых, существенные преимущества производства водорода из возобновляемых источников энергии
1. решение проблемы потребления возобновляемой энергии и укрепление пиковой мощности энергосистемы
Производство электроэнергии из возобновляемых источников имеет прерывистый, сезонный и антипиковый характер, в результате чего часто возникает явление “заброшенный ветер, заброшенный свет, заброшенная вода”. Водородная энергия, как идеальный носитель энергии, может быть преобразована в водород с помощью технологии электролиза, реализуя эффективное преобразование и долгосрочное хранение “электричество – водородная энергия”. Этот путь не только повышает эффективность использования возобновляемых источников энергии, но и сглаживает колебания сети и повышает стабильность энергосистемы благодаря технологии хранения водорода.
2. Конкурентоспособность по стоимости постепенно растет
Стоимость зеленого водорода неуклонно снижается по мере совершенствования технологий и их масштабного применения. Ожидается, что к 2030 году в районах, богатых ресурсами возобновляемой энергии, стоимость зеленого водорода будет близка или даже ниже стоимости серого водорода; при наложении на цену углерода и стоимость технологии улавливания углерода его экономические преимущества будут выявлены заранее. В условиях политических ограничений стоимость серого водорода будет расти из-за необходимости установки устройств улавливания углерода, что еще больше ускорит проникновение зеленого водорода на рынок.

Ⅱ. Во-вторых, реальность узких мест водорода из возобновляемых источников энергии
1. низкая эффективность преобразования энергии, сложное управление водными ресурсами
Масштабное применение производства водорода с помощью электролиза воды сталкивается с проблемами эффективности: с одной стороны, технология щелочного электролиза воды (AWE) и электролиза воды с помощью протонообменной мембраны (PEM) имеет ограниченную эффективность при использовании низкочастотного тепла; с другой стороны, доступ к источникам воды и их очистка для крупных установок по производству водорода могут стать новыми ограничениями, особенно в засушливых районах или районах с ограниченными ресурсами.

2. недостаточная технологическая зрелость и прорыв в совместимости с сетями
Прерывистая работа систем электролиза водорода из воды может оказывать влияние на качество электроэнергии в сети, например, гармоническое загрязнение или колебания напряжения. Хотя источники питания на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) рассматриваются как потенциальная альтернатива традиционным источникам питания, их практическое применение в долгосрочной перспективе еще нуждается в проверке. Кроме того, технология синергетического управления крупномасштабными электролизными устройствами и электросетью еще не отработана, и существует острая необходимость в решении проблем стабильности и надежности.
3. недостаточная синергия в промышленной цепочке, а также ограничение основных технологий.
В настоящее время в промышленной цепочке производства водорода из возобновляемых источников энергии имеются очевидные недостатки: от ключевых материалов для электролизных резервуаров (таких как протонообменные мембраны и катализаторы) до оборудования для хранения и транспортировки (такого как баллоны для хранения водорода под высоким давлением и резервуары для жидкого водорода), темпы локализации и уровень технологий все еще отстают от передового международного уровня. Чтобы добиться масштабного продвижения зеленого водорода, необходимо сосредоточиться на фундаментальных исследованиях, прорывах в области топливных элементов, систем хранения водорода, водородного топлива и других звеньев “горловины” технологии, и в то же время продвигать всю цепочку производства водорода, хранения, транспортировки, заправки водородом, использования водорода для снижения затрат и повышения эффективности, чтобы построить независимую и контролируемую промышленную экологию.