В последние годы водородная энергетика вновь стала важнейшей темой в секторе новой энергетики. Водородная промышленность была явно указана как одна из ключевых передовых отраслей для развития, наряду с такими секторами, как новые материалы и инновационная фармацевтика. В отчетах подчеркивается необходимость активного развития новых двигателей роста, включая биопроизводство, коммерческую аэрокосмическую промышленность и экономику малых высот, при этом впервые явно приоритетным является ускорение развития водородной промышленности. Это подчеркивает огромный потенциал водородной энергетики.
В настоящее время в структуре поставок доминирует производство водорода на основе угля, составляя 64%, за которым следует промышленный побочный продукт водорода (21%), водород на основе природного газа (14%) и другие методы (1%). Это показывает, что производство водорода на основе ископаемого топлива сохраняет абсолютное доминирование на уровне 99%, в то время как «зеленый водород» на основе электролиза и другие методы остаются незначительными. Следовательно, современные водородные заправочные станции в основном используют следующую модель производства-хранения-транспортировки: нефтехимические компании в отдаленных районах производят водород из ископаемого топлива, сжимают водород низкого давления (обычно ~1,5 МПа) до ~20 МПа с помощью компрессоров и хранят его в трубчатых прицепах на 22 МПа. Затем водород транспортируется на заправочные станции, где он подвергается вторичному сжатию до 45 МПа для транспортных средств на топливных элементах. Эта пространственно фрагментированная модель увеличивает транспортные расходы, расходы на оборудование и затраты времени, оставаясь при этом ограниченной зависящим от ископаемого топлива производством «серого водорода».
Кроме того, в соответствии с действующими нормами водород классифицируется как огнеопасное и взрывоопасное химическое вещество. В результате проекты по производству водорода в основном сосредоточены в отдаленных химических парках со строгими требованиями безопасности и охраны окружающей среды.
С развитием технологии электролиза себестоимость производства зеленого водорода постепенно снижается. Одновременно с этим, такие экологические политики, как «углеродный пик и углеродная нейтральность», приводят к тому, что зеленый водород становится важнейшим направлением будущего развития газообразной энергетики. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2030 году низкоуглеродные водородные технологии, такие как электролиз, будут составлять 14% рынка водорода, что существенно повлияет на схемы заправочных станций. Производство на основе электролиза с его простым и доступным сырьем позволяет производить водород за пределами традиционных химических парков. Прямое сжатие водорода, произведенного на месте, для заправки транспортных средств исключает транспортировку на большие расстояния и вторичное сжатие, эффективно сокращая экономические и временные затраты.
Для адаптации к основной цепочке поставок водорода на основе ископаемого топлива на рынке в настоящее время доминируют два типа мембранных компрессоров: 1) заправочные установки с давлением на входе ~1,5 МПа и давлением на выходе 20-22 МПа; 2) компрессоры заправочных станций с давлением на входе 5-20 МПа и давлением на выходе 45 МПа. Однако этот двухступенчатый процесс требует скоординированной работы обоих агрегатов. Более того, когда давление в баллоне для хранения водорода падает ниже 5 МПа, заправочные компрессоры выходят из строя, что приводит к низким показателям использования водорода.
Напротив, интегрированные станции по производству и заправке водорода демонстрируют превосходную эффективность. В этой модели водород из электролиза может быть напрямую сжат с ~1,5 МПа до 45 МПа с использованием одного мембранного компрессора, что значительно сокращает затраты на оборудование и время. Более низкий порог давления на входе (1,5 МПа против 5 МПа) также существенно улучшает использование водорода.
По мере развития технологии электролиза ожидается, что интегрированные водородные станции получат более широкое распространение, стимулируя рыночный спрос на мембранные компрессоры с давлением от 1,5 до 45 МПа. Наша компания обладает комплексными возможностями проектирования и производства для предоставления индивидуальных решений для этого сценария применения. С ростом доли производства зеленого водорода прогнозируется, что интегрированные станции будут распространяться, расширяя как перспективы применения мембранных компрессоров, так и наш ассортимент продукции, предоставляя инновационные решения для заправки.
Тем не менее, проблемы в разработке интегрированных водородных станций и связанных с ними компрессоров сохраняются, включая высокие затраты на электролиз, опасную химическую классификацию водорода и неполную водородную инфраструктуру. Эффективное решение этих проблем будет иметь решающее значение для продвижения интегрированных водородных энергетических систем.
Время публикации: 27 февр. 2025 г.