Отопление водородом: плюсы и минусы, критерии выбора

Содержание

Отопление дома с помощью топливных элементов («отопление водородом»): engineering_ru — LiveJournal

Более десяти лет назад американский экономист Джереми Рифкин провозгласил «водородную революцию», путь в новую энергетическую эру: многие миллионы топливных элементов, в которых водород вступает в реакцию с кислородом, будут децентрализовано производить электроэнергию и тепло для всего мира.

В текущем году началось активное движение, топливные элементы стали постепенно перемещаться из исследовательских лабораторий ближе к потребителям.

Топливный элемент (fuel cell) — устройство, в котором происходит химическая реакция веществ, в результате которой вырабатывается электрический ток. Обычно этими веществами выступают водород и кислород.

Многие уже слышали про авто, работающее на топливных элементах («на водороде»), которое запустила в серию компания Тойота. Собственно концепты и прототипы подобных автомобилей создавались чуть ли не всеми крупными автопроизводителями ещё с середины 90-х годов. А в космической отрасли топливные элементы используются ещё с 60-х и, например, применялись для электроснабжения корабля многоразового использования «Буран».

Так выглядел топливный элемент в Мерседесе:

И вот пришло время запустить их в массовое производство.
Но мы поговорим не об авто. Наша речь об отопительном оборудовании для жилых домов.

[Дальше…]В 2014 году практически все основные производители отопительного оборудования заявили о (скором) начале серийного производства котлов на топливных элементах для домашнего применения и представили готовые прототипы (и уже есть отдельные модели в продаже). Данная техника фактически представляет собой когенерационные установки, основным продуктом которых является электроэнергия, а побочным – тепло.
В Германии уже второй год проводится масштабный тест, в рамках которого установлено 350 единиц отопительной техники на топливных элементах, которые уже проработали в общей сумме 2,3 миллиона часов, выработав 1,3 миллиона КВтч электроэнергии. Промежуточные итоги теста оцениваются специалистами как «чрезвычайно положительные».

Как работает такая техника?

Все представленные на сегодняшний день варианты отопительных установок устроены схожим образом. Берется конденсационный газовый котел, к нему приставляется блок топливного элемента плюс водонагревательный и накопительный (буферный) бак для отопления. Котел и топливный элемент параллельно подключаются к газовой сети. Газ поступает в блок топливного элемента, где из него выделяется водород, после чего водород в топливном элементе вступает в реакцию с кислородом, вырабатывая электричество и тепло. То есть природный газ используется без сгорания и соответствующего выхлопа. Газовый котел подключается только в том случае, если вырабатываемой тепловой энергии не хватает для бытовых нужд.

Схема блока топливного элемента:

Каковы основные технические характеристики такого оборудования?

Бытовые котлы на топливных элементах производят от 10 до 35 КВтч электроэнергии в день, что в целом покрывает потребности среднего домохозяйства (4000 КВтч в год – приблизительная «расчетная» величина годового потребления электроэнергии семьи из 4-х человек, проживающих в индивидуальном доме, принятая в Германии).

Тепловая мощность оборудования (без газового котла) по российским меркам незначительна: 0,6 – 1,8 КВт в зависимости от модели.
Тем не менее, поскольку сейчас в Европе время тотальной, так сказать, энергоэффективности в строительстве, для компактного пассивного дома такой тепловой мощности может быть и достаточно.

К достоинствам рассматриваемой технологии относится высокая эффективность производства электричества из газа (60%), экологичность, бесшумность работы, сокращение затрат потребителей на электро- и теплоснабжение.
Ну а основным недостатком является цена. Такой прибор стоит сейчас определенно несколько десятков тысяч евро (по имеющимся у нас данным примерно 25 – 35 тысяч). Это в общем-то нормально для новой технологии. Компьютеры раньше тоже стоили дорого.

Новости компании Baxi

В рамках выставки «Aquatherm 2020» компания ООО «БДР Термия Рус» представила новые продукты, инновационные разработки и комплексные решения.

В России был презентован первый в мире бытовой водородный котел BAXI!

BDR Thermea Group стремится к переходу на альтернативные источники энергии и предлагает интеллектуальные решения в области отопления с практически нулевым выбросом парниковых газов. Вредное воздействие на окружающую среду — самая важная проблема нашей отрасли на сегодня.
Аналитики BDR Thermea Group считают, что пути перехода на новые, свободные от выбросов оксида углерода, энергоносители будут различными, например: электричество, центральное отопление, а также водород. Поэтому BDR Thermea Group инвестирует в разные инновационные решения, такие как тепловые насосы, топливные элементы и гибридные системы. И, безусловно, в водородные котлы.

Потребуются годы, прежде чем водород станет таким же широко доступным, как природный газ сегодня. Мы ещё в самом начале долгого пути.

В свете проблем, вызванных изменением климата, мы видим большой интерес к водороду по всей Европе со стороны правительства и поставщиков природного газа. Правительства таких стран как Великобритания, Нидерланды и Германия, субсидируют проекты и программы, в которых водород тестируется в реальных условиях, в том числе для отопления. Эти проекты важны для того, чтобы проложить путь к более широкому применению водорода и, в конечном итоге, к массовому отходу от угольной и углеводородной энергетики.

BDR Thermea Group в настоящее время участвует в двух проектах по применению чистого водорода: в Нидерландах и в Великобритании.

«Hy4Heat» — это спонсируемый государством проект. Цель проекта — определить, возможно ли безопасным и нетрудоемким способом заменить природный газ (метан) водородом в жилых и коммерческих зданиях. Это позволит решить, следует ли перейти к более масштабным испытаниям. BDR Thermea Group участвует в этой программе и установила в 2019 году 10 водородных котлов для испытаний в условиях реальной эксплуатации. Ожидается, что после завершения программы «Hy4Heat» в 2021 году будут реализованы более масштабные проекты.
На выставке Акватерм-2020 на стенде БДР Термия Рус был представлен прототип водородного котла.

Особенности водородного котла:

— Концепция работы котла сравнима с конденсационным котлом на природном газе
— Монтаж аналогичен установке обычного газового котла
— Мощность 28 кВт
— Котел может работать на отопление и ГВС либо поставляться в качестве одноконтурного котла
— Низкие выбросы оксидов азота
— Высокий КПД


отопление частного дома водородом своими руками

Разработки новых и новых систем отопления идут полным ходом, и одним из самых последних достижений в этой отрасли является возможность отапливать дома при помощи водорода, используя его как топливо. При необходимости можно сделать отопление дома водородом своими руками. Несмотря на хорошие качества, система еще не успела завоевать популярность, но большинство домовладельцев очень внимательно присматриваются к ней.

Что такое водород и как он используется

Водород известен людям на протяжении многих столетий. Во времена средневековья проводилось большое количество опытов, и при проведении одного из них был замечен водород: при контакте серной кислоты с металлом выделялись воздушные пузырьки. Водород – это легкий бесцветный газ, не имеющий характерного запаха. При соединении с кислородом может образовать взрывоопасную смесь. Имеет свойство растворяться в этаноле, железе, платине, палладии и никеле. К тому же, водород совершенно не токсичен.

Процесс получения водорода осуществляется при помощи электричества и воды: применяя метод электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что дает возможность использовать эти вещества в своих целях. По статистике, водород является самым распространенным веществом в мире.

Его можно найти практически в любых природных ресурсах. Водород имеет некоторые свойства, которые очень сильно отличают его от собратьев: в жидком виде он является самой легкой жидкостью, а при затвердевании является самым легким веществом. Все это обуславливается очень маленькими габаритами атомов водорода.

Водород активно применяется при производстве различных веществ и материалов, например, для получения аммиака или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его уникальными характеристиками.

Этот элемент используется и в технологиях: например, кислородно-водородная горелка позволяет создать температуру выше двух тысяч градусов, что позволяет плавить кварц. Использовать водород можно даже в домашних условиях: практически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения такого топлива, как водород, используются специальные баллоны.

Водородное отопление

Существует довольно большое количество отопительных систем, которые можно установить своими руками. Совсем недавно этот список пополнился еще одной схемой, которая использует экологически чистый и довольно мощный энергоноситель, позволяющий обогревать большие помещения – отоплением на водородном топливе. Основное участие в разработке водородной отопительной системы приняли итальянские разработчики. Процесс работы длился долгих семь лет, но взамен получилась экологически чистая, бесшумная и крайне эффективная система отопления жилых помещений.

Если говорить в общем, то отопление дома водородом не является революционной идеей. Проблема прежних разработок была в том, что для сжигания водорода требовалась температуры свыше 1,7 тыс. градусов, что было неприемлемо, поскольку обычные материалы не выдерживали такой нагрузки, а использование термостойких веществ многократно удорожило бы систему.

Современная система водородного отопления позволяет сжигать водород при температуре около 300 градусов, что дает возможность создать отопление частного дома водородом без особых проблем. Продукты сгорания в таких устройствах никуда не выводятся, потому что их нет: при горении водорода выделяется исключительно пар, который не оказывает никакого влияния на экологию. Добыча водорода является довольно простым и дешевым процессом, и все затраты при этом будут исключительно на электричество, необходимое для расщепления воды. Используя альтернативные источники электроэнергии, можно минимизировать и этот показатель.

Самый первый разработанный водородный отопительный котел имел мощность в 30 кВт. Это сравнительно немного, но даже такого количества энергии достаточно для отопления здания площадью до 300 квадратных метров.

Самое большое распространение отопление водородом получило в качестве нагревательного элемента для системы теплых полов, и на сегодняшний день существует большое количество конфигураций котлов, которые можно устанавливать самостоятельно. Во многих странах такое отопление активно внедряется, поскольку его использование позволяет существенно экономить природные ресурсы.

В состав такой систему входят котел и трубы с внутренним сечением от 25 до 32 мм. Трубы других диаметров, как правило, не используются.

При монтаже системы трубопровода необходимо соблюдать следующий алгоритм:

  • первым делом необходимо установить трубу Д32;
  • следующей трубой будет Д25;
  • на очередном разветвлении будет установлена труба Д20;
  • заканчивать установку необходимо трубой Д16.

Если эта последовательность будет выдерживаться, то система будет функционировать правильно и без перебоев.

Преимущества отопления водородом

Водородные отопительные котлы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими видами обогревателей:

  1. Водород является экологически чистым материалом, поэтому ущерб окружающей среде при использовании водородных систем будет сводиться к нулю. Единственное вещество, которое будет попадать в атмосферу – это пар, являющийся водой в газообразном состоянии.
  2. Открытое пламя в водородных котлах отсутствует, а для выработки тепла используется каталитическая реакция: при соединении водорода с кислородом образуется вода, а сам это процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая и обеспечивает обогрев дома. Практика показывает, что лучше всего водородные системы подходят именно для обустройства теплых полов.
  3. Запасы водорода практически безграничны, поэтому в самом ближайшем будущем можно будет забыть о ставших привычными видах топлива: газе, дровах или нефти. Это окажет положительное влияние на окружающую среду и экономическую обстановку.
  4. Водородные отопительные системы крайне эффективны: при правильном монтаже КПД такого отопления может доходить до 96%.

Заключение

Сегодня отопление водородом находится в зачаточной стадии, но эти системы развиваются, и работа над их совершенствованием идет. Природные ресурсы в ближайшее время могут просто закончиться, и тогда водород повсеместно придет им на смену, поскольку его можно использовать в неограниченных объемах.

Отопление дома с помощью топливных элементов («отопление водородом»): einstitut — LiveJournal

Более десяти лет назад американский экономист Джереми Рифкин провозгласил «водородную революцию», путь в новую энергетическую эру: многие миллионы топливных элементов, в которых водород вступает в реакцию с кислородом, будут децентрализовано производить электроэнергию и тепло для всего мира.

В текущем году началось активное движение, топливные элементы стали постепенно перемещаться из исследовательских лабораторий ближе к потребителям.

Топливный элемент (fuel cell) — устройство, в котором происходит химическая реакция веществ, в результате которой вырабатывается электрический ток. Обычно этими веществами выступают водород и кислород.

Многие уже слышали про авто, работающее на топливных элементах («на водороде»), которое запустила в серию компания Тойота. Собственно концепты и прототипы подобных автомобилей создавались чуть ли не всеми крупными автопроизводителями ещё с середины 90-х годов. А в космической отрасли топливные элементы используются ещё с 60-х и, например, применялись для электроснабжения корабля многоразового использования «Буран».

Так выглядел топливный элемент в Мерседесе:

И вот пришло время запустить их в массовое производство.
Но мы поговорим не об авто. Наша речь об отопительном оборудовании для жилых домов.

[Дальше…]В 2014 году практически все основные производители отопительного оборудования заявили о (скором) начале серийного производства котлов на топливных элементах для домашнего применения и представили готовые прототипы (и уже есть отдельные модели в продаже). Данная техника фактически представляет собой когенерационные установки, основным продуктом которых является электроэнергия, а побочным – тепло.
В Германии уже второй год проводится масштабный тест, в рамках которого установлено 350 единиц отопительной техники на топливных элементах, которые уже проработали в общей сумме 2,3 миллиона часов, выработав 1,3 миллиона КВтч электроэнергии. Промежуточные итоги теста оцениваются специалистами как «чрезвычайно положительные».

Как работает такая техника?

Все представленные на сегодняшний день варианты отопительных установок устроены схожим образом. Берется конденсационный газовый котел, к нему приставляется блок топливного элемента плюс водонагревательный и накопительный (буферный) бак для отопления. Котел и топливный элемент параллельно подключаются к газовой сети. Газ поступает в блок топливного элемента, где из него выделяется водород, после чего водород в топливном элементе вступает в реакцию с кислородом, вырабатывая электричество и тепло. То есть природный газ используется без сгорания и соответствующего выхлопа. Газовый котел подключается только в том случае, если вырабатываемой тепловой энергии не хватает для бытовых нужд.

Схема блока топливного элемента:

Каковы основные технические характеристики такого оборудования?

Бытовые котлы на топливных элементах производят от 10 до 35 КВтч электроэнергии в день, что в целом покрывает потребности среднего домохозяйства (4000 КВтч в год – приблизительная «расчетная» величина годового потребления электроэнергии семьи из 4-х человек, проживающих в индивидуальном доме, принятая в Германии).

Тепловая мощность оборудования (без газового котла) по российским меркам незначительна: 0,6 – 1,8 КВт в зависимости от модели.
Тем не менее, поскольку сейчас в Европе время тотальной, так сказать, энергоэффективности в строительстве, для компактного пассивного дома такой тепловой мощности может быть и достаточно.

К достоинствам рассматриваемой технологии относится высокая эффективность производства электричества из газа (60%), экологичность, бесшумность работы, сокращение затрат потребителей на электро- и теплоснабжение.
Ну а основным недостатком является цена. Такой прибор стоит сейчас определенно несколько десятков тысяч евро (по имеющимся у нас данным примерно 25 – 35 тысяч). Это в общем-то нормально для новой технологии. Компьютеры раньше тоже стоили дорого.

Испытание водорода для обогрева домов и университетов в Великобритании прошло успешно | News

Испытание в Великобритании по смешиванию 20% водорода с 80% метана в сети Кильского университета показало, что можно безопасно распределять и использовать водород в действующей сети, а также справляться с колебаниями спроса. 18-месячный проект HyDeploy, в рамках которого было доставлено более 42 000 м

3 водорода в 130 домов и зданий факультетов, уже подготовил почву для более крупного испытания с участием 700 пользователей на северо-востоке Англии.

Водород был произведен с помощью электролиза, что не привело к выбросам углерода в источнике, и потребителям не нужно было вносить какие-либо изменения в кухонные плиты или бойлеры или платить за использованный водород. Консорциум, стоящий за проектом, заявляет, что внедрение водородной смеси по всей стране позволит развить цепочку поставок водорода, создать спрос и снизить производственные затраты без необходимости для потребителей покупать водородные приборы.

Поставка 20-процентной смеси водорода в 23 миллиона домов и зданий, отапливаемых газом по всей Великобритании, позволила бы избежать примерно 6 миллионов тонн выбросов углекислого газа, или 7% их текущих выбросов.Сокращение выбросов не больше, потому что по объему водород несет треть энергии метана. Чтобы обеспечить необходимые объемы водорода, необходимо использовать большое количество возобновляемых источников энергии, что вызывает вопрос, почему бы не использовать электричество непосредственно для обезуглероживания домов?

«Эффективность — не единственный фактор, определяющий ценность работающей энергосистемы, вы должны обратить внимание на устойчивость — всегда ли энергия есть, когда она нам нужна? Мы должны смотреть на поведение и потребности потребителей — стоимость разрушения, связанного с тем, чтобы заставить всех установить электрическое решение вместо водорода.Стоит ли оно того и позволяет ли это нам [свести к нулю] в нужном нам темпе?» — спрашивает Анджела Нидл, директор по стратегии поставщика газовых сетей Cadent, который руководил проектом.

Водород

, добавляет она, «снизит пиковый спрос» и обеспечит сезонное хранение энергии или резервное копирование в безветренные дни. На прошлой неделе Великобритании пришлось запустить одну из оставшихся угольных электростанций из-за отсутствия ветра.

Правительственная водородная стратегия, опубликованная в прошлом месяце, предусматривает к 2030 году 5 ГВт низкоуглеродных водородных мощностей.Он не изложил какой-то один путь обезуглероживания тепла, потому что хочет получить больше доказательств о возможности и требованиях по переводу газовых сетей на водород. В 2026 году ожидается решение о том, стоит ли развивать водородный город. Его советник по климату, Комитет по изменению климата, говорит, что с середины 2020-х годов потребуются решения по балансу между электрификацией и водородом.

Тепло от водорода будет стоить в два раза больше, чем электричество, показало исследование

Новое исследование, опубликованное Международным советом по чистому транспорту, рассматривает будущее отопления жилых помещений, сравнивая затраты на эксплуатацию печей на «зеленом» водороде, полученном с помощью электролиза, со стоимостью эксплуатации тепловых насосов с воздушным источником, и обнаруживает, что система тепловых насосов будет стоить в полтора раза дешевле.

Во многих странах, где люди сжигают природный газ для отопления, ведутся серьезные дискуссии о добавлении в газ большего количества водорода для снижения содержания углерода; это предлагается канадской газовой компанией, как показано на иллюстрации выше. Мы никогда не были фанатами, называя это политической стратегией, а не энергетической стратегией, но постоянные читатели Treehugger жалуются, что я снова заставляю лучшее быть врагом хорошего. В ответ на предыдущий пост один комментатор написал:

«Проблема с людьми из TH [Treehugger] заключается в том, что вы просто не понимаете, что нам нужны пути к низкоуглеродному будущему, вы просто не можете изменить общенациональную энергетическую систему на низкоуглеродную за одну ночь, не разрушая при этом вещи.Людям нужно тратить намного меньше времени на разговоры об Утопии и гораздо больше времени на то, чтобы понять, как туда попасть  (что скучно и отстойно, а не весело и не круто, поэтому люди этого не делают). »

На самом деле, мы всегда предлагали скучный, отстойный и неинтересный способ сделать это, а именно снизить спрос за счет воздухозаборника и изоляции и компенсировать разницу с помощью скучного маленького теплового насоса. Исследование подтверждает, что это будет самый дешевый подход к обезуглероживанию отопления.

ИККТ
«Анализ показывает, что воздушные тепловые насосы являются наиболее рентабельной технологией отопления жилых помещений в 2050 году и стоят как минимум на 50% дешевле, чем технологии, работающие только на водороде. Анализ чувствительности показывает, что даже если затраты на природный газ на 50 % ниже или цены на электроэнергию из возобновляемых источников были на 50 % выше в 2050 году по сравнению с нашими основными предположениями, тепловые насосы по-прежнему будут более рентабельными, чем водородные котлы или топливные элементы… В то же время меры по повышению энергоэффективности для снижения спроса на тепло была бы более рентабельной стратегией для достижения сокращения выбросов парниковых газов, чем любой из способов отопления с низким уровнем выбросов парниковых газов, которые мы оцениваем в этом исследовании.»
ИККТ

В исследовании отмечается неизбежная неэффективность преобразования электричества в водород, а затем обратно в тепло по сравнению с использованием тепловых насосов, которые вытягивают тепло из воздуха. В очень холодном климате эти тепловые насосы не будут такими эффективными, как они показывают, но электролиз воды и транспортировка водорода, вероятно, не так эффективны, как они показывают.

Авторы исследования также отмечают, что по мере того, как все меньше и меньше домов и предприятий подключаются к газу, стоимость обслуживания газовой инфраструктуры в расчете на одного потребителя становится значительно выше.Там, где для работы с водородом необходима модернизация системы (он может привести к охрупчиванию старых металлических труб), «наши исследования показывают, что в некоторых случаях транспортировка водорода на грузовиках может быть дешевле, чем модернизация существующей газовой инфраструктуры».

Учитывая, что для сжигания 100% водорода придется заменить газовую печь, поэтапный подход, используемый газовой промышленностью, не имеет смысла; если к 2050 году всё равно всё оборудование нужно заменить, зачем продлевать агонию?

Есть много полезных вещей, для которых можно использовать зеленый водород, включая обезуглероживание производства стали или удобрений.Но каждый раз, когда выходит новое исследование, становится все более очевидным, что большая часть водородной шумихи просто связана с «запиранием» известных производителей и дистрибьюторов, а не с признанием прямо сейчас, что мы должны повысить эффективность и электрифицировать все. Это неизбежно.

Водород на рынке тепла

На сектор теплоснабжения в Германии приходится около одной трети конечного потребления энергии в Германии, поэтому он играет центральную роль в достижении целей Германии в области климата.

К 2030 году выбросы CO2 должны сократиться на 40% по сравнению с сегодняшним днем, что эквивалентно сокращению за последние 30 лет.

В то же время стало общепризнанным, что возобновляемый водород или водород с низким уровнем выбросов является центральным элементом в достижении климатических целей. Например, ЕС поставил перед собой цель построить 40 ГВт электролизных мощностей для производства возобновляемой электроэнергии на основе водорода к 2030 году. Одна только Германия хочет построить до 5 ГВт к 2030 году и 10 ГВт не позднее 2040 года.

Однако использование водорода на рынке тепла ставится под сомнение, и в настоящее время различные заинтересованные стороны выступают за то, чтобы его использование ограничивалось промышленностью и транспортом. В исследовании, проведенном по заказу Viessmann Climate Solutions, мы объясняем ключевые аспекты, которым, по нашему мнению, уделялось слишком мало внимания в текущих дебатах по вопросу обезуглероживания рынка тепла.

Исследование показывает, что требования на рынке отопления разнообразны и необходимо сочетание различных технологий.Для рынка тепла не существует универсального решения. Вместо этого требуется сбалансированное сочетание источников энергии и технологий. Водород и климатически нейтральные газы могут внести ценный вклад в решение проблем обезуглероживания, особенно благодаря их хорошей сохранности, транспортабельности и, следовательно, возможности импорта, и должны стать частью будущего состава энергоносителей. Это также включает рынок тепла, который может поглощать большое количество водорода в короткие сроки без дополнительных затрат, добавляя водород в существующую газовую сеть.Таким образом, рынок тепла может также поддерживать желаемый рост рынка водорода в краткосрочной перспективе за счет стабильного спроса на водород.

Frontier регулярно консультирует по вопросам перехода на энергию и тепло, а также по нормативно-правовой базе.

Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected] или звоните по телефону +49 (0)221 337130.

Ниже вы найдете резюме на английском языке. Если вы хотите прочитать полное исследование на немецком языке, нажмите здесь.

Горячие споры о водороде в наших городах

На прошлой неделе на вебинаре Decarb City Pipes 2050 Лиза Фишер, руководитель программы E3G, обсудила с представителями городов роль, которую водород может сыграть в обезуглероживании городов.Водород * часто представляют как быстрое решение, позволяющее избавиться от ископаемого топлива для отопления и охлаждения в городах. Но это широко обсуждается экспертами и имеет некоторые неопределенности и риски эффектов блокировки. Поэтому мы будем подвергать сомнению это утверждение пункт за пунктом.

Эффективен ли водород?

Зеленый водород требует в пять раз больше электроэнергии для обогрева дома, чем тепловой насос. Другими словами, системы низкотемпературного отопления на основе водорода потребляют на 500–600 % больше возобновляемой энергии, чем тепловые насосы.Действительно, транспортировка, хранение, многостадийное преобразование и сжигание водорода приводят к многократным потерям.

Ричард Лоус из Университета Эксетера заключает: «В каждом элементе анализа, который я видел, будь то водород или электрификация, вы должны добиваться эффективности, чтобы сделать вещи рентабельными».

Разница в эффективности зеленого водорода и теплового насоса, питаемого от зеленой сети
Источник: Водород ЛЭТИ Отчет , Источник данных: проф. Дэвид Себон.

Является ли водород конкурентоспособным по стоимости?

Стоимостная конкурентоспособность относительные, и данные необходимо сравнивать с различными низкоуглеродными альтернативами. для обогрева городов: тепловые насосы, централизованное теплоснабжение и водородные котлы. Анализ затрат сильно различается по используемым критериям: учитывая эволюцию цены на водород и электроэнергию, предполагаемые температуры через несколько десятилетий, инфраструктура и др.

Научная Исследования пришли к выводу, что водород неконкурентоспособен при отоплении , поскольку воздушные тепловые насосы по крайней мере на 50% дешевле технологий, использующих только водород.ICCT даже приходит к выводу, что «если бы стоимость природного газа была на 50% ниже или цены на возобновляемую электроэнергию были бы на 50% выше в 2050 году по сравнению с нашими основными предположениями, тепловые насосы все равно были бы более рентабельными, чем водородные котлы или топливные элементы», что очень интересно. новости, рассматривающие социальные аспекты энергетического перехода.

Действительно, как мы видели ранее, технологии отопления на основе водорода требуют гораздо больше энергии, чем тепловые насосы, и большую часть цены на зеленый водород составляет цена на электроэнергию.Таким образом, когда цена на возобновляемую электроэнергию упадет, это будет экономией как на водороде, так и на электроэнергии, которая всегда будет дешевле.

Более того, некоторые эксперты предсказывают, что массовое использование водорода для отопления удвоит затраты на водород. Нехватка водорода вызовет конкуренцию между различными секторами (промышленность, химия, хранение), что приведет к росту цен.

Тем не менее, неотремонтированные здания являются заметным исключением, где водород может быть более конкурентоспособным.Но предлагаемая Волна реконструкции снизит потребление энергии для отопления, а предлагаемые Минимальные требования к энергоэффективности в соответствии с Директивой об энергоэффективности зданий (EPBD) в первую очередь будут касаться этих наименее эффективных зданий и уничтожать этот потенциальный рынок.

Какая инфраструктура для использования водорода в городе?

Водород имеет другие свойства, чем природный газ. Использование 100% водорода для отопления домов предполагает некоторые изменения в сети для подачи газа в дома и в самом домашнем оборудовании.Существует ряд различных материалов, используемых для бытовых газопроводов. Следовательно, в некоторых домах переход на водород может быть быстрым только при замене котла и счетчика, а в других требуется также замена всего прибора. Чтобы облегчить эту работу по переоборудованию, которая может занять несколько дней на каждый дом, газовые компании предлагают установить уже смешанные котлы, готовые к будущему использованию водорода.

Исследования показали, что многие неопределенности еще предстоит решить и что, помимо приемлемости водорода для владельцев, «недоступность бытовых газопроводов может стать серьезным препятствием для преобразования, если трубопроводы необходимо либо полностью осмотреть, либо заменить, как трубы для природного газа. иногда покрыты бетоном или проложены через недоступные пустоты».

Еще одним ограничением является вопрос о том, кто несет ответственность и стоимость этих преобразований. По сравнению с электрификацией или природным газом, инвестиции в водород будут более рискованными и принесут меньшую доходность капитала, учитывая непроверенную технологию, неопределенность в отношении стоимости водорода и необходимость масштабирования. В результате для финансирования строительных работ необходимо вкладывать больше государственных средств и инвестиций налогоплательщиков.

Является ли использование водорода довольно простым или разрушительным для граждан?

Это важный вопрос, тесно связанный с дебатами по инфраструктуре, поднятыми газовыми компаниями.По их словам, водород — это «аналогичное» решение: замена природного газа водородом — это безболезненное и не требующее усилий решение для граждан. Этот не подрывной аргумент очень привлекателен для политиков. Тем не менее, немного расплывчато, так как смена газа может привести как к изменению счета, так и к замене инфраструктуры в доме жителя (котельная, внутридомовые трубы, кухонные плиты) и на его улице (трубопроводы и т.д.). компрессоры).

Когда водородная технология будет готова для обогрева городов?

Анализируя проекты и рынок Великобритании, Centrica, крупнейший поставщик газа, признает, что для производства зеленого водорода для отопления потребуется более десяти лет.В то время как технологии централизованного теплоснабжения и тепловых насосов уже доступны. Ожидание наступления водородной эры для городов может создать ужасный эффект блокировки для декарбонизации отопления.

Что касается сроков, Ян Розеноу из Проекта содействия регулированию говорит: «Да, проведите некоторые исследования по водороду и запустите пилотные проекты, но было бы большой ставкой сказать, что водород решит наши проблемы в 2040 году, а затем ничего не делать в тем временем. Я думаю, что это было бы безответственно».

Является ли водород в домашнем обогреве горячим воздухом?

Когда люди думают о том, как будет выглядеть их дом через 30 лет, они, как правило, думают о сложных умных гаджетах, технологических инновациях или домашних роботах.Однако этот вопрос пронизывает и мир устойчивого развития. Материалы часто занимают центральное место, с инновационными альтернативами круглого сечения наряду с более эффективными технологиями строительства, способными снизить воздействие цемента на окружающую среду.

Настал момент подвести итоги нашей дискуссии о том, что будет обогревать наши дома в 2030 году. На этом брифинге мы исследуем роль различных энергоносителей в сохранении тепла в наших домах через 30 лет.

Глядя на моделирование до 2050 года, становится совершенно ясно, что водород будет играть лишь незначительную роль в отоплении европейских зданий.Напротив, электроэнергия будет основным энергоносителем, обеспечивающим эту услугу, через тепловые насосы (индивидуальные и централизованные тепловые сети) и резистивные нагреватели.

Чтобы обеспечить постепенное внедрение систем электрического отопления с целью полной декарбонизации строительного сектора до 2050 года, крайне важно с сегодняшнего дня масштабировать реконструкцию и гарантировать, что сеть сможет справиться с спросом на электроэнергию.

Политическое вмешательство будет играть ключевую роль в этом преобразовании.Комплексная политика для достижения такого результата должна проложить путь через четкую, самоусиливающуюся политику регулирования, устанавливающую минимальные стандарты производительности как для новых, так и для существующих зданий. Более того, любая форма отопления на ископаемом топливе должна быть исключена из существующей схемы субсидирования путем концентрации имеющихся ресурсов на перспективных технологиях и борьбы с энергетической бедностью. Необходимо будет провести информационно-просветительскую кампанию, чтобы заручиться поддержкой как отрасли, так и широкой общественности.Наконец, сборы за ископаемое топливо могут применяться для усиления и ускорения эффекта этой политики.

 

Найдите бриф здесь:

Голубой водород на 20 % хуже по выбросам парниковых газов, чем природный газ при отоплении: исследование

Основные моменты

Более высокие выбросы метана от производства синего h3

Выбросы CO2 всего на 12% меньше, чем у серого h3

Ставит под сомнение климатическую жизнеспособность синего цвета h3

Сжигание низкоуглеродистого водорода для отопления значительно вреднее для окружающей среды, чем использование природного газа или дизельного топлива, говорится в научном исследовании, опубликованном в августе 2019 года.12 нашел.

Не зарегистрирован?

Получайте ежедневные оповещения по электронной почте, заметки подписчиков и персонализируйте свой опыт.

Зарегистрируйтесь сейчас

Выбросы парниковых газов в течение всего жизненного цикла при сжигании голубого водорода для отопления были более чем на 20% выше, чем при использовании обычного природного газа, говорится в отчете исследователей из Корнельского и Стэнфордского университетов.

Производство голубого водорода путем парового риформинга метана природного газа с улавливанием и хранением углерода также приводит к более высоким выбросам неорганизованного метана, чем обычный «серый» водород из ископаемого топлива, из-за увеличения использования природного газа в процессе улавливания углерода, говорится в исследовании, опубликованном в Энергетическая наука и инженерия найдены.

Даже при использовании CCS выбросы CO2 от газообразного водорода всего на 12% ниже, чем от серого водорода, говорится в отчете. Выбросы парниковых газов при сжигании голубого водорода были на 60% выше, чем при сжигании дизельного топлива для получения тепла.

«Голубой водород действительно не играет никакой роли в безуглеродном будущем», — говорят авторы отчета. «Мы полагаем, что голубой водород лучше всего рассматривать как отвлечение, что может отсрочить принятие необходимых мер по настоящей декарбонизации мировой энергетической экономики.»

В отчете — первом рецензируемом исследовании выбросов жизненного цикла при производстве голубого водорода — предполагалось, что коэффициент улавливания CO2 для производства голубого водорода составляет 85%, и отмечается, что в 2021 году в коммерческой эксплуатации находились только два объекта по производству голубого водорода.

Компания Equinor, разрабатывающая один из первых в мире крупномасштабных проектов по производству голубого водорода на заводе h3H Saltend в Великобритании, сообщила на своем веб-сайте, что ее технология автотермического риформинга должна производить водород с эффективностью 80% при минимальной эффективности улавливания углерода 95%. .

Компания отказалась комментировать отчет перед его публикацией. BP, которая также разрабатывает крупный проект по голубому водороду в Великобритании в Teesside, не ответила на запрос о комментариях.

В долгосрочном прогнозе по водороду S&P Global Platts Analytics предполагается, что к 2050 году смешивание H3 в газовой сети достигнет 6,6%, что потенциально сократит выбросы CO2 для домашнего отопления на 21%.

В статье Корнелла и Стэнфорда говорится, что роль водорода в отоплении может быть чрезвычайно ограничена с точки зрения климата.

Водород широко используется в качестве промышленного сырья в химических процессах и нефтепереработке. Подавляющее большинство водорода, производимого во всем мире, производится из ископаемого топлива без сокращения выбросов CO2.

Водородная промышленность стремится обезуглерожить свои операции, в то время как правительства, политики и лидеры отрасли рассматривают низкоуглеродный и возобновляемый водород, получаемый в результате электролиза воды, как ключ к переходу к энергетике с приложениями от транспорта к отоплению и запас энергии.

Дорогие ставки

«Политики всего мира, от Великобритании и Канады до Австралии и Японии, делают дорогостоящие ставки на голубой водород как на ведущее решение в переходе к энергии», — соавтор исследования и профессор экологии и биологии окружающей среды Корнельского университета. Об этом говорится в заявлении Роберта Ховарта.

«Это предупредительный сигнал для правительств о том, что единственный «чистый» водород, в который они должны инвестировать государственные средства, — это экологически чистый водород, полученный из энергии ветра и солнца», — сказал он.

Многие нефтегазовые компании рекламируют голубой водород в качестве переходного топлива на пути к нулевым выбросам, которое можно смешивать в распределительных сетях с природным газом.

В исследовании предполагалось, что уровень выбросов метана из природного газа составляет 3,5%, что соответствует 20-летнему потенциалу глобального потепления. Даже при более низком уровне выбросов метана, равном 1,54%, выбросы парниковых газов от голубого водорода все равно были выше, чем от сжигания природного газа, и на 18-25% меньше, чем от серого водорода.

Метан является более сильным парниковым газом, чем CO2, но со временем он распадается в атмосфере с периодом полураспада около 12 лет.

В исследовании также предполагалось, что улавливаемый углерод будет храниться неограниченное время, что, как отмечается в отчете, является «оптимистичным и недоказанным».

Силовой синий h3

Энергия, необходимая для производства тепла и давления, необходимых для производства водорода из метана, значительна и почти полностью поступает из природного газа, говорится в документе. По его словам, источник энергии, по-видимому, будет таким же, как и для голубого водорода.

В исследовании отмечается, что выбросы голубого водорода можно сократить, если использовать для этого процесса возобновляемую электроэнергию.Тем не менее, летучие выбросы метана от природного газа останутся, и они значительны, добавил он, при этом общие выбросы парниковых газов по-прежнему составляют почти половину выбросов от сжигания природного газа.

В отчете говорится, что возобновляемую электроэнергию лучше использовать для производства зеленого водорода путем электролиза.

Кроме того, косвенные выбросы при производстве, переработке и транспортировке природного газа, используемого для производства водорода, составляют около 7,5% прямых выбросов CO2 от природного газа, говорится в сообщении.

Производство голубого водорода в настоящее время намного дешевле, чем электролиз, но ожидается, что затраты на зеленый водород быстро снизятся с внедрением более возобновляемых источников энергии и более дешевых электролизеров по мере увеличения производства.

S&P Global Platts оценило стоимость производства возобновляемого водорода с помощью щелочного электролиза в Европе в 6,02 евро/кг (7,1 доллара США/кг) 10 августа (Нидерланды, включая капвложения). Производство электролиза PEM оценивалось в 7,40 евро/кг.

Производство голубого водорода путем паровой конверсии метана (включая углерод, УХУ и капитальные затраты) составило 3 евро.28 евро/кг, а водород из неиссякаемого ископаемого топлива оценивался в 2,98 евро/кг.

Водородные котлы отапливают ваши дома? Вот почему они вряд ли станут популярными — д-р Ричард Диксон

Электричество, вырабатываемое возобновляемыми источниками энергии, можно использовать для производства водорода, но может быть эффективнее просто использовать само электричество (Фото: Аксель Шмидт/Getty Images)

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 как можно быстрее отказаться от использования ископаемого топлива и сделать гораздо больше в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности.

Нам нужно электрифицировать многие вещи, для которых мы в настоящее время используем ископаемое топливо, в том числе почти все, что касается отопления и транспорта. Мы наблюдаем очень впечатляющий рост возобновляемой электроэнергии, но сама электроэнергия составляет лишь немногим более 20 процентов от общего потребления энергии, поэтому нам нужно гораздо больше возобновляемой электроэнергии, чтобы заменить ископаемое топливо, которое мы используем в настоящее время.

Подпишитесь на нашу новостную рассылку Opinion

К счастью, недалеко от побережья есть огромный потенциал, поскольку береговой ветер может во много раз удовлетворить все потребности Шотландии в энергии.

В этой картине перехода появляется водород, полученный с использованием возобновляемой электроэнергии. И есть водород, произведенный с использованием возобновляемой электроэнергии, который уже существует и растет. Это практически нулевой углерод, но есть ли смысл обогревать им дома людей?

Подробнее

Подробнее

Автомобили на водороде: как работает топливный элемент, где находятся заправочные станции в Великобритании и …

Сначала нужно сделать дома людей более эффективными, затем есть два основных варианта снижения 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 установить для вас 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 он находится только на экспериментальной стадии.

Кроме того, сама газовая сеть должна быть переоборудована для безопасного приема водорода, и потребуются огромные усилия для перехода на национальную систему. Правительство Великобритании пообещало, что к концу десятилетия появится город, отапливаемый водородом. Но зачем застройщикам готовиться к будущей возможности использования водорода, когда реальность тепловых насосов уже существует?

Для производства водорода требуется энергия, при этом потери в процессе составляют около 20% потребляемой электроэнергии.Поэтому мы должны использовать водород только там, где электричество не может легко справиться с этой задачей.

Это означает, что первоочередной задачей для каждой единицы возобновляемой электроэнергии должно быть использование ее в качестве электричества. Если есть избыток — например, посреди ночи, когда спрос низкий — мы должны запасать электроэнергию.

Это может быть в батареях, насосных гидросхемах и может быть в виде водорода. Приоритетным применением этого водорода должно быть хранение энергии от летних излишков до высокого спроса зимой, использование в отраслях, где требуется горючий газ, таких как производство цемента и стали, или использование больших транспортных средств, таких как паромы.

У правительства также есть амбиции по крупному экспорту в Европу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.