Использование водорода неуклонно растет. Амбициозные цели в области устойчивого развития определяются в различных отраслях промышленности, заставляя производителей переходить к использованию топлива и энергоносителей без выбросов.
В соответствии с Европейским зеленым курсом, Европейский климатический закон устанавливает юридически обязательную цель достижения климатической нейтральности в ЕС к 2050 году. В транспортном секторе целью является даже снижение выбросов на 90% к 2050 году. Для достижения этой цели ведется активная работа по широкомасштабному внедрению экологичных приложений и транспортных средств, в том числе использующих жидкий водород.
Что эта разработка означает для хранения жидкого водорода? Как будет храниться жидкий водород в 2021 году, и как будут выглядеть резервуары для хранения в будущем? В этом блоге мы рассмотрим хранение жидкого водорода и постоянно расширяющиеся резервуары для его хранения.
Зачем нужен жидкий водород в больших масштабах?
Как описано в нашем предыдущем блоге о жидком водороде, преимущества этой криогенной жидкости весьма значительны. Сырье для производства водорода в изобилии присутствует на Земле, для производства требуется минимум земли, а единственными побочными продуктами являются тепло и вода. Это делает водород высокоустойчивым топливом и энергоносителем, если он производится с использованием экологически чистой энергии. Эта экологичная форма водорода известна как «зеленый водород».
Хотя производство экологически чистого водорода все еще сопряжено с некоторыми трудностями, в настоящее время разрабатывается все большее число установок, работающих на водороде. Как вы можете прочитать в нашем блоге «Для чего используется водород?», легковые автомобили, грузовики и самолеты, работающие на жидком водороде, уже находятся в стадии разработки. Кроме того, широко исследуется использование этого эффективного энергоносителя для транспортировки и хранения энергии.
К сожалению, сегодня производится очень мало зеленого водорода, и в большинстве случаев по-прежнему используется серый водород. Однако мы ожидаем и надеемся, что в ближайшие несколько десятилетий ситуация значительно улучшится.
Учитывая большое количество разрабатываемых установок и потенциал водорода стать устойчивым топливом и энергоносителем будущего, производство жидкого водорода может только увеличиваться. Согласно недавнему отчету Международного энергетического агентства (IEA), для достижения вышеупомянутой климатической нейтральности к 2050 году необходимо ежегодно производить около 306 миллионов тонн зеленого водорода. Для сравнения, в 2020 году из природного газа и угля будет произведено 87 миллионов тонн (в основном серого) водорода, в основном для использования в химическом и нефтеперерабатывающем секторах.
В чем разница между зеленым, голубым и серым водородом? Подробнее об этом читайте в нашем блоге о жидком водороде.
Крупномасштабное хранение жидкого водорода
С увеличением количества водорода требуются все большие и большие резервуары для его хранения. И хотя водородные резервуары уже сегодня имеют относительно большие размеры, в будущем они будут только увеличиваться.
В настоящее время НАСА владеет самым большим в мире резервуаром для хранения криогенных веществ. Этот резервуар, расположенный во Флориде, имеет внушительный размер 3 800 м³ и вмещает 270 тонн жидкого водорода. JAXA, в Японии, также владеет огромным резервуаром для хранения. Этот резервуар имеет объем 540 м³ и вмещает 38 тонн жидкого водорода.
Однако новые резервуары становятся еще больше. Ожидается, что будущие баки для хранения жидкого водорода будут примерно в 13 раз больше, чем нынешний бак НАСА. В этих новых резервуарах можно будет безопасно хранить до 3500 тонн водорода.
Первые резервуары такого размера уже находятся в разработке. Например, компания McDermott International, Ltd недавно объявила о разработке нового рекордного водородного бака. Резервуар был разработан компанией CB&I Storage Solutions и имеет объем 40 000 м³. Разработка этого резервуара стала частью исследования, направленного на расширение возможностей хранения жидкого водорода.
В будущем ожидается появление колоссальных резервуаров для хранения водорода не только на суше, но и на море . Например, компания Kawasaki Heavy Industries в настоящее время усердно работает над проектом танкера для жидкого водорода с четырьмя сферическими резервуарами объемом 40 000 м³.
Все для предотвращения утечки тепла
Поскольку жидкий водород должен поддерживать чрезвычайно низкую температуру -252,9 °C, вся конструкция водородного резервуара направлена на предотвращение утечки тепла. Это относится как к форме, так и к материалу и изоляции.
Резервуары для хранения водорода обычно имеют сферическую форму, в отличие от цилиндрических резервуаров, используемых для хранения многих других криогенных газов. Сферическая форма обеспечивает минимальное взаимодействие между резервуаром и внешним миром. А меньшее взаимодействие означает меньшую вероятность утечки тепла.
Кроме того, резервуары оснащены самой лучшей изоляцией для жидкого водорода: вакуумной изоляцией.
Вакуумная изоляция
Вакуумная изоляция зарекомендовала себя как идеальный метод сохранения температуры криогенных жидкостей. Это необходимо, особенно при работе с очень холодными веществами, такими как жидкий водород с температурой -252,9 °C.
Вакуумная изоляция состоит из двух стенок, между которыми находится высоковакуумный слой. Высокий вакуум обеспечивает чрезвычайно высокую степень изоляции, а двойная стенка может действовать как двойная защита. Если внутренняя стенка даст течь, всегда есть дополнительная стенка, которая сдержит течь.
Вакуумная изоляция используется не только для резервуаров хранения, но и для соединяемых с ними линий передачи. Таким образом обеспечивается оптимальная защита жидкого водорода от резервуара до места применения и даже в транспортном средстве.
Компания Demaco является экспертом в области водородных инфраструктур и вакуумной изоляции. Наши специалисты предлагают решения «под ключ» для водородных проектов по всему миру. Это могут быть вакуумные изолированные линии передачи, заправочные станции или погрузочные платформы для грузовиков, вакуумные изолированные погрузочные манипуляторы для судов, очистители водорода и многое другое.
Хотите узнать больше?
Хотите узнать больше о разработке лучших криогенных инфраструктур для жидкого водорода? Заинтересованы в наших решениях с вакуумной изоляцией? Для получения дополнительной информации о нашей работе ознакомьтесь с нашими продуктами и услугами. А для получения дополнительной информации о жидком водороде, пожалуйста, загляните на нашу страницу, посвященную жидкому водороду.
