Водородный транспорт: сравнение трех известных энергоносителей

Это всё о Криогении.

Водородный транспорт три энергоносителя1

Водородный транспорт: сравнение трех известных энергоносителей

В центре внимания — водород. Политики и промышленность вкладывают огромные средства в «зеленый водород» как устойчивое топливо и энергоноситель. Во всем мире создается инфраструктура, позволяющая широкомасштабное распространение этого перспективного газа.

Однако, чтобы использовать водород во всем мире, необходима масштабная транспортировка. В этом блоге объясняется, почему этот транспорт так важен, а также плюсы и минусы трех энергоносителей: аммиака, LOHC(жидкий органический водородный носитель) и сжиженного водорода.

Зачем нужны международные водородные перевозки?

Хотя в отдельных регионах мира спрос на водород исключительно высок, эти регионы не всегда могут обеспечить необходимое крупномасштабное производство. Для производства экологически чистого водорода требуется большое количество возобновляемой энергии и современная инфраструктура электролиза, а для этого необходимы особые условия и достаточно места.

Отличным примером региона с высоким спросом на «зеленый» водород, но где крупномасштабное производство является сложным, является Европа. На самом деле, согласно отчету Roland Berger, спрос на «зеленый» водород в Европе вырастет достаточно резко, и в 2050 году потребуется гораздо больше «зеленого» водорода, чем можно ожидать от местного производства. В Европе просто не существует достаточных возможностей для производства возобновляемой энергии.

Примерами очень подходящих районов для производства возобновляемой энергии являются Чили, Австралия и Ближний Восток. В некоторых из этих областей также проводятся крупномасштабные эксперименты по преобразованию электроэнергии в экологически чистый водород с помощью электролиза.

Неравномерное распределение возобновляемых источников энергии и электролизеров по всему миру делает международную транспортировку водорода неизбежной для реализации глобальной зеленой водородной экономики.

Водородные трубопроводы и грузовые автомобили — лучшие решения для транспортировки на небольшие расстояния. Однако, когда количество или расстояние становятся больше, требуются другие методы. Три энергоносителя, которые могут сделать этот транспорт возможным, — это аммиак, LOHCs и жидкий водород. Все три этих метода в настоящее время активно исследуются, и все три метода имеют как плюсы, так и минусы.

Водородный транспорт три энергоносителя2

Транспортировка водорода с использованием аммиака

Первый вариант обеспечения крупномасштабной транспортировки водорода — это аммиак. Аммиак — это химическое вещество, которое не только используется в качестве сырья для удобрений, но и может применяться для хранения и транспортировки водорода.

Как это работает.

Аммиак как энергоноситель для водорода производится путем синтеза аммиака. Этот химический процесс позволяет водороду и азоту вступать в реакцию, образуя жидкий аммиак. Эта жидкость хранится в резервуарах, что облегчает ее транспортировку.

Когда аммиак достигает места назначения, он расщепляется («крекируется») на составляющие, выделяя водород и азот. После того как водород очищен, он готов к использованию.

Плюсы и минусы

Транспортировка водорода с использованием аммиака имеет ряд преимуществ. Например, аммиак уже давно используется в различных отраслях промышленности, и инфраструктура для синтеза аммиака имеется в изобилии. Также аммиак можно хранить в слегка охлажденных резервуарах при температуре -33 °C или при температуре окружающей среды под давлением 8-10 бар. Это делает хранение и транспортировку аммиака относительно простым и доступным.

К сожалению, аммиак также имеет недостатки. Хотя инфраструктура для производства аммиака уже создана, процесс его крекинга все еще относительно новый и не энергоэффективный. Кроме того, после крекинга требуются дополнительные этапы очистки водорода для использования.

Наконец, аммиак является токсичным веществом, которое в случае утечки может оказать негативное влияние на качество воздуха, почвы и воды, а также на здоровье людей, живущих поблизости. В связи с потенциально тяжелыми последствиями вызывает сомнение, насколько оправданным является хранение и транспортировка аммиака.

Hydrogen transportation three energy carriers3

Транспортировка водорода с использованием LOHC

Жидкий органический носитель водорода (LOHC) — это жидкость, способная поглощать и выделять водород в результате химической реакции.

Как это работает.

LOHC приводится в контакт с водородом в результате реакции гидрирования для поглощения водорода. Эта химическая реакция происходит при повышенном давлении и температуре и при наличии катализатора. LOHC, даже при слиянии с водородом, можно просто хранить или транспортировать в атмосферных условиях.

Если через некоторое время водород снова понадобится или он уже прибыл в пункт назначения, то происходит дегидрирование LOHC. Этот процесс также требует повышенной температуры и катализатора.

В качестве LOHC можно использовать несколько агентов. Хорошим примером является дибензилтолуол. Этот «носитель» может поглощать большое количество водорода с помощью описанной выше техники. В 1 м3 LOHC можно хранить до 56 кг водорода.

Плюсы и минусы

Перевозка водорода с помощью LOHC также имеет свои плюсы и минусы. Известным преимуществом является то, что этот процесс относительно недорогой и безопасный. Кроме того, LOHC представляет собой вещество, подобное дизельному топливу, которое можно транспортировать при атмосферном давлении и температуре с помощью обычных транспортных средств на бензине или дизельном топливе.

К сожалению, этот метод также имеет недостатки. Во-первых, для дегидрирования требуется много тепла и, следовательно, энергии. Поэтому при крупномасштабном использовании затраты могут значительно возрасти. Кроме того, производство LOHC приводит к дополнительным выбросам CO2. Точное количество зависит от того, как долго прослужит LOHC и как часто его можно использовать повторно.

Водородный транспорт три энергоносителя4

Транспортировка водорода в виде жидкого водорода

Последний вариант эффективной транспортировки водорода — превращение его в жидкий водород. Как было описано ранее в нашем блоге о плотности энергии водорода, плотность жидкого водорода значительно выше плотности газообразного водорода. Это означает, что в одном и том же объеме хранилища можно перевозить гораздо больше жидкого водорода, чем газообразного.

Как это работает.

Для превращения газообразного водорода в жидкий водород газ охлаждается до температуры -252,9 °C. Затем его можно транспортировать и хранить в жидком виде при условии хорошей изоляции. При нагревании он теряет свою жидкую форму и снова становится газообразным.

После транспортировки или временного хранения жидкий водород снова переводится в газообразное состояние с помощью испарителя.

Плюсы и минусы

Существенным преимуществом жидкого водорода как вида транспорта перед аммиаком или ЛОХК является то, что водород не сливается ни с каким другим веществом. Водород в жидком состоянии остается водородом; он просто меняет свой внешний вид. Следовательно, нет необходимости в химических реакциях и дополнительных этапах очистки; таким образом, водород сохраняет свое оптимальное качество.

К сожалению, жидкий водород также имеет некоторые недостатки в качестве энергоносителя. Например, экстремальное охлаждение требует много энергии, и для поддержания экстремально низкой температуры необходима высококачественная изоляция. Кроме того, невозможно предотвратить образование небольшого количества газа, выкипающего со временем.

Водородный транспорт три энергоносителя5

Хочешь узнать больше?

Компания Demaco уже имеет 30-летний опыт проектирования и производства инфраструктур с вакуумной изоляцией жидкого водорода. Если у вас есть вопросы о нашей продукции и услугах, не стесняйтесь связаться с нами или просмотрите наши продукты и проекты для получения дополнительной информации.

Связанные должности

Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации

Subscribe to Demaco