В нашем недавнем блоге о жидком водороде мы рассмотрели характеристики, историю и уникальный потенциал водорода. Мы рассказали, почему водород обладает огромным потенциалом с точки зрения устойчивости, и какие отрасли промышленности сегодня уделяют особое внимание этому универсальному энергоносителю.
Но для чего именно используется водород? В этом блоге мы обсуждаем пять проектов, в которых (жидкий) водород играет жизненно важную роль.
1. Пассажирские автомобили на водородном топливе от SK и Hyundai Motor
Поскольку главной целью является экологичность, несколько автопроизводителей в настоящее время работают над созданием легковых автомобилей с топливным элементом на газообразном водороде (под высоким давлением в 700 бар). Двигатели этих автомобилей полностью электрические, а топливные элементы вырабатывают энергию, приводя водород в контакт с кислородом. Единственным продуктом выхлопа является вода.
На рынке уже есть несколько водородных автомобилей. Одним из примеров масштабного проекта, связанного с производством и продвижением этих автомобилей, является сотрудничество между SK и Hyundai Motor. Hyundai производит автомобили, а водородный завод SK в Ичхоне, Корея, производит водород в количестве, достаточном для 200 000 водородных автомобилей.
В рамках своего сотрудничества два производителя стремятся укрепить водородную экономику и создать крупномасштабную водородную инфраструктуру в сотрудничестве с различными другими сторонами и при поддержке правительства.
Каким будет будущее водородных автомобилей, еще предстоит выяснить. Потому что до сих пор в основном используется серый водород (паровой риформинг метана). Поэтому экологичность автомобилей в настоящее время вызывает разочарование. Кроме того, водородные автомобили все еще относительно дороги. Использование топливных элементов вместо полностью электрических автомобилей находится под огнем; действительно ли необходимо дополнительное преобразование энергии в водородную энергию? Мы ожидаем увидеть, какой метод возобладает в ближайшие десять лет.
2. ISRO Propulsion Complex (IPRC), испытательный комплекс для ракетных двигателей
Аэрокосмическая промышленность является одним из основных потребителей жидкого водорода. Криогенная жидкость, в частности, используется для запуска ракет и испытания ракетных двигателей.
В индийском округе Тирунелвели находится Комплекс двигательных установок ISRO (IPRC). Объект оснащен самым современным оборудованием, необходимым для реализации самых передовых продуктов двигательной техники в рамках индийской космической программы. Некоторые виды деятельности, осуществляемые в ISRO, включают сборку, интеграцию и испытания криогенных двигателей для ракет-носителей и связанных с ними подсистем.
В сотрудничестве с Linde Kryotechnik компания Demaco спроектировала, построила и установила криогенную инфраструктуру для испытательного комплекса холодного потока (SCFT) на месте в 2006 году. SCFT используется для разработки, квалификации и приемочных испытаний систем полукриогенных двигателей. Компания Demaco поставила вакуумные изолированные линии передачи и клапанные коробки для жидкого водорода и жидкого кислорода. Испытательное давление системы было экстремальным и достигало 330 бар(г).
Сложный проект в Индии был одним из первых значительных водородных проектов, в которых участвовала компания Demaco. Успех этого проекта стал уникальной возможностью показать на раннем этапе, что компания Demaco обладает всеми необходимыми знаниями в области жидкого водорода. И за последние десятилетия этот опыт только рос.
3. ASuMED, сверхпроводящий двигатель для самолетов
Несколько лет назад был запущен проект ASuMED. Этот проект поддерживается программой Европейского Союза » Горизонт 2020 » и направлен на разработку полностью сверхпроводящего электродвигателя для коммерческих самолетов.
С самого начала проекта в 2017 году компания Demaco работала с опытным консорциумом экспертов над разработкой сверхпроводящего двигателя, который легче обычного авиационного двигателя и может значительно сократить выбросы СО2 самолетами.
Двигатель основан на концепции двойного криостата; следовательно, он содержит два отдельных криостата и две отдельные системы охлаждения. Один для ротора и один для статора. Охлаждение ротора осуществляется гелием, а статора — жидким водородом.
Сверхпроводящие двигатели предлагают уникальные возможности для устойчивого будущего авиационной промышленности. В настоящее время разрабатывается несколько самолетов с легким сверхпроводящим двигателем. Ожидается, что первые прототипы будут произведены к 2030 году.
4. Грузовики на водородном топливе от Daimler
Помимо легковых автомобилей, грузовые автомобили также могут быть оснащены водородными топливными элементами. Особенно тяжелые грузовики, преодолевающие большие расстояния, производят много выбросов CO2 с традиционным двигателем. Поэтому альтернатива с нулевым уровнем выбросов могла бы внести огромный вклад в устойчивое развитие этой отрасли.
Daimler Trucks — один из производителей грузовиков, приверженных идее использования водорода для более экологичных грузоперевозок. Первая концептуальная модель с водородным двигателем, представленная компанией Daimler, — это Mercedes-Benz GenH2 Truck. Этот грузовик, как утверждается, работает так же хорошо, как и обычные грузовики с дизельным двигателем, и проезжает более 1 000 километров на одном полном баке жидкого водорода.
Ожидается, что первые тестовые автомобили Mercedes-Benz GenH2 Truck поступят в эксплуатацию к заказчикам в 2023 году, а полное производство начнется во второй половине этого века.
5. Паром Норлед в Норвегии
И, наконец, недавний водородный проект, в котором компания Demaco сыграла важную роль. В настоящее время водород используется в качестве экологичного топлива в секторе автомобильного транспорта, судоходства и паромного сообщения.
КомпанияNorled, стоящая за несколькими судами и скоростными паромами в Норвегии, запустила самый первый в мире водородный паром в 2020 году. Лодка MF Hydra содержит резервуар для жидкого водорода объемом 80 м3 и демонстрирует возможность создания паромного сообщения без выбросов вредных веществ. Если эта новая технология будет принята остальной промышленностью, это может привести к сокращению выбросов на 600 000 тонн CO2 в год.
Проект Norled является особенным для компании Demaco. Мы гордимся тем, что принимали участие в разработке полной вакуумной изолированной водородной инфраструктуры, которая обеспечивает работу MF Hydra. Сюда входят вакуумные изолированные трубопроводы для перекачки жидкого водорода на борту парома и вспомогательные технологии, такие как погрузочный манипулятор для бункеровки жидкого водорода.
Новаторские проекты, такие как проект Norled, позволяют нашим инженерам оптимально использовать свои знания в области жидкого водорода и тем самым внести свой вклад в более устойчивое будущее.
Для чего будет использоваться водород в будущем?
В дополнение к вышеперечисленным пяти проектам, в области водорода происходит гораздо больше событий. Эксперименты с этим универсальным газом активно проводятся по всему миру, и постоянно открываются новые области его применения.
Для чего будет использоваться водород в будущем? В дополнение к вышеперечисленным проектам, следующие три приложения имеют значительный потенциал:
- Сверхпроводимость
Во-первых, в настоящее время наблюдается растущий интерес к явлению сверхпроводимости. Сверхпроводимость — это состояние, при котором материал практически не испытывает сопротивления при переносе электричества. Это состояние возникает при чрезвычайно низких температурах, которые передаются жидким водородом (-252,9 °C).
Сверхпроводимость, например, используется для охлаждения генераторов на электростанциях и электродвигателей, а также для получения зеленой энергии.
В последние годы ТУ Твенте успешно исследовал использование сверхпроводимости в ветровой турбине на датском побережье вблизи города Тиборён. Целью этого проекта была замена обычного электрического генератора, в котором используются постоянные магниты, на сверхпроводники. Это позволило значительно облегчить ветряную турбину при сохранении ее мощности.
- Энергия Транспорт
Поскольку все больше стран производят большое количество возобновляемой энергии, для поддержания надлежащего международного баланса необходимо будет импортировать и экспортировать эту энергию. Именно здесь транспорт жидкого водорода предлагает решения. Предположим, что в стране или регионе имеется избыток солнечной или ветровой энергии; эта энергия может быть перевезена в виде жидкого водорода на корабле в страну или регион, где действительно требуется больше энергии.
- Синтетическое топливо
Наконец, водород используется в производстве синтетического топлива для легковых и грузовых автомобилей и самолетов. Синтетическое топливо может быть получено путем соединения CO2 из воздуха с газообразным водородом. CO2, который впоследствии выделяется при сгорании, улавливается и повторно используется в закрытой системе. Этот метод позволяет продолжать использовать обычные двигатели внутреннего сгорания и при этом ездить на CO2-нейтральном автомобиле.
Как показывают приведенные выше примеры, водород обладает высоким потенциалом, и все больше правительств и промышленных предприятий стремятся развивать водородные технологии. Однако существует конкуренция. Применение аккумуляторных батарей показывает, что водород не всегда необходим в секторе мобильности. Кроме того, другие формы водорода как энергоносителя (аммиак и LOHC) находятся в центре внимания и могут оказаться мощной альтернативой жидкому водороду.
Станет ли жидкий водород топливом или энергоносителем будущего? Это станет очевидным в ближайшие несколько десятилетий.
Хочешь узнать больше?
Если у вас есть вопросы о наших криогенных продуктах и проектах? Не стесняйтесь обращаться к нам или ознакомьтесь с нашими продуктами и проектами для получения дополнительной информации.
