Водорода добыча: Чистый водород из природного газа

Водород вместо нефти, газа и угля — новый тренд в Европе | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

В Европе явно назревает водородный бум. Во всяком случае, в разных странах к нему начинают активно готовиться. В последнее время в СМИ появляется все больше сообщений о пилотных проектах с водородом — и все чаще мелькает химическое обозначение этого газа: h3.

Кто претендует на титул «водородная держава №1»

Так, в Германии сооружается крупнейшая в мире установка по его производству методом электролиза и стартует эксперимент по частичному замещению водородом природного газа в отоплении жилья. Над этим же, над заменой метана на h3 в газопроводной сети, работают и в Великобритании. В Нидерландах и Бельгии собираются протестировать речное судно на водородном топливе и создать для него систему заправки. 

Себастьян Курц обещает превратить Австрию в мирового лидера в области водородных технологий

В Австрии три ведущих концерна готовят сразу несколько совместных пилотных проектов, в том числе по использованию водорода вместо угля при производстве стали, а бывший и, вероятно, будущий канцлер, консерватор Себастьян Курц в ходе избирательной кампании выдвигает лозунг превращения своей страны в «водородную державу №1».

На эту же роль претендует и Франция. Да и Германия вполне сможет побороться за такой титул.  

Пригородные электрички на водороде: лидирует ФРГ 

Ведь два пока единственных в мире водородных поезда Coradia iLint эксплуатируются именно в Германии. Более того, они уже успешно отработали свои первые 100 тысяч километров. Это произошло в июле, спустя десять месяцев после начала регулярной перевозки пассажиров по стокилометровому маршруту между городами Бремерхафен, Куксхафен, Букстехуде и Бремерфёрде. 

До конца 2021 года на этой не электрифицированной железнодорожной линии на северо-западе страны в федеральной земле Нижняя Саксония собираются полностью отказаться от дизельных локомотивов, заменив их на 14 поездов, вырабатывающих электроэнергию в топливных элементах в ходе химической реакции между водородом и кислородом. Вместо выхлопов получается вода.

Пригородная водородная электричка Coradia iLint эксплуатируется в Германии с сентября 2018 года

Такие же водородные электрички решили использовать и в федеральной земле Гессен. В мае выпускающий их французский концерн Alstom получил заказ объемом в 500 млн евро на 27 поездов, которые с 2022 года планируется использовать для пригородного сообщения с горным массивом Таунус к северо-западу от Франкфурта-на-Майне.

В результате ФРГ станет бесспорным мировым лидером в области водородного железнодорожного транспорта. Тем более, что интерес к инновационным поездам Alstom проявляют и другие федеральные земли. С некоторыми из них, сообщил глава германского филиала концерна Йорг Никутта (Jörg Nikutta) агентству dpa, он ведет сейчас «активные переговоры».  

Эксперименты с водородом в газовой сети

Немцев и в целом европейцев водород привлекает, прежде всего, из экологических соображений. При использовании h3 в атмосферу не выделяется углекислый газ CO2, самый большой виновник в парниковом эффекте и глобальном потеплении, так что более широкое внедрение водородных технологий поможет странам ЕС выполнить обязательства, взятые на себя в рамках Парижского соглашения по климату (Германия, к примеру, их пока не выполняет).

Но есть и экономический интерес. Он связан с тем, что использование такого возобновляемого источника энергии, как водород, снижает потребность в ископаемых энергоносителях, чаще всего импортируемых (в том числе из России). Например, в нефти и нефтепродуктах, на которых работают, скажем, дизельные локомотивы в том же Таунусе на не электрифицированных маршрутах.   

Впрочем, немецкая компания Avacon, начинающая пилотный проект по примешиванию к природному газу до 20 процентов водорода, в своих заявлениях говорит исключительно о защите климата. Эксперимент призван доказать, что к используемому для отопления газу можно добавлять не до 10 процентов h3, как предписывают действующие нормы, а в два раза больше. В результате сократится выброс CO2, поскольку будет сжигаться меньше углеводородного топлива.

Масштабы эксперимента скромные: он проводится в одном из районов городка Гентхин в восточногерманской земле Саксония-Анхальт. Выбрали это место потому, что имеющаяся здесь газовая инфраструктура по своим техническим характеристикам наиболее типична для всей сети компании Avacon.

«Поскольку зеленый газ будет играть все более важную роль, мы хотим переоснастить свою газораспределительную сеть так, чтобы она была приспособлена к приему как можно более высокой доли водорода», — поясняет стратегическую цель эксперимента член правления Avacon Штефан Тенге (Stephan Tenge).   

Power to Gas: возобновляемая энергия, электролиз, «зеленый водород«

Под «зеленым газом» он подразумевает «зеленый водород»: так принято называть тот h3, который образуется наряду с кислородом O2 при электролизе обычной воды. Процесс этот технически весьма простой, но очень энергоемкий. Однако если использовать для него излишки электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников — ветер и солнце, то получается безвредное для климата топливо, произведенное без выбросов в атмосферу CO2.

НПЗ Shell в Весселинге: здесь будет крупнейшая в мире установка P2G по производству водорода

Собственно, начавшееся уже несколько лет назад распространение в Европе этой технологии, получившей название Power to Gas (P2G), и лежит в основе растущего европейского интереса к водороду.

Так, в конце июня британо-нидерландский концерн Shell при финансовой поддержке Евросоюза (ЕС предоставил 10 из 16 млн евро) начал в Германии на территории своего нефтеперерабатывающего завода в Весселинге под Кёльном строительство крупнейшей в мире установки по производству водорода методом электролиза. До сих пор его получают здесь из природного газа.

После ввода в эксплуатацию во второй половине 2020 года мощность установки, сообщает Shell, составит ежегодно 1300 тонн водорода, который будет использоваться главным образом в производственных процессах на самом НПЗ. Но часть пойдет на то, чтобы превратить территорию между Кёльном и Бонном в модельный регион по внедрению h3, в том числе как топлива для автобусов, грузовых и легковых автомобилей, возможно — для судов, ведь Рейн в непосредственной близости.      

Будет ли Великобритания отапливаться водородом?

Тем временем в третьем по размерам британском городе Лидсе энергетическая компания Northern Gas Networks готовит пилотный проект под многозначительным названием h31, который схож с тем, что проводится в немецком Гентхине, но значительно превосходит его по масштабам. Конечная цель: во всем городе полностью перевести отопление с природного газа, метана, на водород. Морские ветропарки для его производства методом электролиза имеются.

А соответствующие нагревающие воду бойлеры вот уже три года разрабатывает в английском городе Вустере филиал немецкой фирмы Bosch Termotechnik. Его глава Карл Арнцен (Carl Arntzen) рассказал газете Die Welt, что правительство Великобритании до самого последнего времени собиралось снижать значительные выбросы CO2 путем перевода отопительных систем по всей стране с газа на электричество, однако в этом году министерство экономики очень заинтересовалось водородной идеей.

Перед Northern Gas Networks и другими британскими газовыми компаниями это открывает перспективу перепрофилировать и тем самым сохранить имеющуюся газораспределительную систему, которая в случае электрификации отопления оказалась бы ненужной.

Водородные автомобили: высоки ли их шансы? 

Пока британское правительство только присматривается к водороду, лидер австрийских консерваторов Себастьян Курц идеей его широкого внедрения уже настолько увлекся, что сделал ее одним из своих предвыборных лозунгов. Его шансы выиграть в сентябре парламентские выборы и вновь возглавить правительство весьма высоки. И тогда, надо полагать, различные водородные проекты могут рассчитывать на активную поддержку Вены.

А конкретные проекты уже есть, поскольку три ведущие промышленные компании страны — энергетическая Verbund AG, нефтегазовая OMV и металлургическая Voestalpine — решили совместно форсировать внедрение в Австрии водородных технологий. Первый совместный проект стоимостью 18 млн евро (12 млн из них предоставил ЕС) будет реализован в Линце уже к концу 2019 года: там речь идет о замене угля на водород при производстве стали. А НПЗ Schwechat близ Вены планирует для собственных нужд наладить производство h3 методом электролиза — как Shell близ Кёльна.

Увлечение водородом обрело в Европе уже такие масштабы, что консалтинговая компания Boston Consulting Group (BCG) сочла нужным предупредить об опасности завышенных ожиданий и ошибочных инвестиций. Наилучшие перспективы «зеленый водород» имеет в промышленности, а также на грузовом, воздушном и водном транспорте, рассказал газете Handelsblatt Франк Клозе (Frank Klose), соавтор только что опубликованного исследования BCG.

А вот у легковых машин на водороде шансы на успех (пока, во всяком случае) представляются минимальными, хотя японская компания Toyota и собирается расширять их выпуск. На 1 января 2019 года в Германии, к примеру, было зарегистрировано всего-то 392 автомобиля, работающего на h3. У электромобилей, не говоря уже о гибридах, перспективы явно лучше. 

______________

Подписывайтесь на наши каналы о России, Германии и Европе в | Twitter | Facebook | YouTube | Telegram 

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное — хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения — норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший «кипятильник» Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

Водородное топливо — Что такое Водородное топливо?

Lh3 является самым экологически чистым видом моторного топлива, поэтому его перспективы очевидны

Водородное топливо

В Австралии на бурых углях в штате Виктория отрабатывается технология технология газификации угля с последующим выделением водорода, вернее удаления серы, ртути и двуокиси углерода (СО₂).

В Норвегии — Nel Hydrogen отрабатывает технологию использования ВИЭ для высокотемпературного электролиза для разделения воды на водород и кислород, который будет выбрасываться в атмосферу.

Kawasaki Heavy Industries разрабатывает морской танкер — водородовоз для транспортировки жидкого водорода ( LH₂).

Водород

Водород (H) является самым распространенным элементом на Земле, но в обычных условиях он не встречается ни в виде водорода H, ни в виде газообразного водорода (H₂). 

Благодаря своим характеристикам он легко вступает в реакцию с другими органическими соединениями с образованием, например, воды (H₂O). 

Во время этой реакции образования воды из водорода и воздуха выделяется энергия, которую можно использовать в качестве электричества. 

Чтобы сделать эту реакцию полезной для промышленного производства электроэнергии, необходимо произвести водород, например из воды путем разделения атомов на кислород и водород посредством электролиза.  

Есть другие технологии:

• использование газов, оставшихся от химических процессов, например метана, угля, нефти и биомассы. 

Для производства водорода существуют разные способы, которые сильно различаются как с точки зрения экологичности, так и с точки зрения стоимости.
Экологичность — важный критерий производства водорода.
Чем больше оксидов углерода выделяется при производстве водорода, тем менее экологичным он будет считаться.
Для простоты каждый «сорт» произведенного по разным технологиям принято обозначать цветом, хотя правильнее — по углеродному следу.

Реакция взаимодействия водорода с кислородом происходит с выделением тепла. 

Если взять 1 моль H₂ (2 г) и 0,5 моль O₂ (16 г) при стандартных условиях и возбудить реакцию, то согласно уравнению

Н₂ + 0,5 О₂= Н₂О

после завершения реакции образуется 1 моль H₂O (18 г) с выделением энергии 285,8 кДж/моль.

Для сравнения: теплота сгорания ацетилена — 1300 кДж/моль, пропана — 2200 кДж/моль.

1 м³ водорода весит 89,8 г (44,9 моль), поэтому для получения 1 м³ водорода будет затрачено 12832,4 кДж энергии.

1 кВт*ч = 3600 кДж, поэтому получим 3,56 кВт*ч электроэнергии. 

Целесообразность перехода на водородное топливо можно оценить, сравнив имеющийся тариф на 1 кВт*ч электричества и, к примеру, стоимость 1 м³ газа или стоимость другого энергоносителя.

При сжигании водорода получается чистая вода. 
То есть водородное топливо производится без вреда для окружающей среды, в отличие от газа или бензина.

Получение водорода

Для получения водорода используют химические методы, в тч реакции разложения воды электрическим током.
Основной промышленный способ получения водорода — реакция с водой метана, который входит в состав природного газа.
Она проводится при высокой температуре:

СН₄ + 2Н₂0 = CO₂ + 4Н₂ — 165 кДж

• 1.Электролиз водных растворов солей:

2NaCl + 2H₂O → h3↑ + 2NaOH + Cl2

• 2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:

h3O + C ⇄ h3 + CO

• 3.Из природного газа.

Конверсия с водяным паром: CH₄ + H₂O ⇄ CO + 3H₂ (1000 °C) Каталитическое окисление кислородом: 2CH₄ + O₂ ⇄ 2CO + 4H₂

• 4. Крекинг и реформинг углеводородов в процессе переработки нефти.
• 5. Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и соляную кислоту:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

• 6.Взаимодействие кальция с водой:

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

• 7. Гидролиз гидридов:

NaH + H₂O → NaOH + H₂↑

• 8.Действие щелочей на цинк или алюминий:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + h3↑

• 9 .С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода, например:

2H₃O⁺ + 2e^— → H₂↑ + 2H₂O

• Биореактор для производства водорода

Физические свойства

Газообразный водород может существовать в 2^х формах (модификациях) — в виде орто — и пара-водорода.
В молекуле ортоводорода (т. пл. −259,10 °C, т. кип. −252,56 °C) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89 °C) — противоположно друг другу (антипараллельны).
Разделить аллотропные формы водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота.
При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону параводорода.
При 80 К соотношение форм приблизительно 1:1. Десорбированный параводород при нагревании превращается в ортоводород вплоть до образования равновесной при комнатной температуре смеси (орто-пара: 75:25).
Без катализатора превращение происходит медленно, что дает возможность изучить свойства отдельных аллотропных форм.
Молекула водорода двухатомна — Н_₂. При обычных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса.
Водород — самый легкий газ, его плотность во много раз меньше плотности воздуха. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре.
Как самые легкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому.
Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в 7 раз выше теплопроводности воздуха.

Химические свойства

Молекулы водорода Н_₂ довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

Н₂=2Н — 432 кДж

Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:

Ca + Н₂ = СаН₂ и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

F₂+H₂=2HF

С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении.

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

CuO + Н₂ = Cu + Н₂0

Записанное уравнение отражает реакцию восстановления — процесс, в результате которого от соединения отнимается кислород; вещества, отнимающие кислород, называются восстановителями (при этом они сами окисляются).

Реакция восстановления противоположна реакции окисления.

Обе эти реакции всегда протекают одновременно как 1 процесс: при окислении (восстановлении) одного вещества обязательно одновременно происходит восстановление (окисление) другого.

N₂ + 3H₂ → 2 NH₃

С галогенами образует галогеноводороды:

F₂ + H₂ → 2 HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре, Cl₂ + H₂ → 2 HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

C + 2H₂ → CH₄

Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H₂ → Cu + H₂O Fe₂O₃ + 3H₂ → 2 Fe + 3H₂O WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O

Геохимия водорода

Водород — самый распространенный элемент, и все элементы образуются из него в результате термоядерных и ядерных реакций.
На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем.
Свободный водород H₂ относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах.
В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксил-иона и кристаллической воды.
В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением.
Он мигрирует в верхние слои атмосферы и улетучивается в космос.

Применение кроме энергетики:

•  для атомно-водородной сварки,
•  в пищевой промышленности, как пищевая добавка E949- упаковочный газ, для производства маргарина из жидких растительных масел,
•  химической промышленности — при производстве аммиака, мыла и пластмасс,
•  в качестве ракетного топлива,

Энергетика

Водороду уделяется такое пристальное внимание не зря.
Подобно батареям, водород в основном используется как форма хранения энергии.
Они оба зависят от первичной энергии, такой как солнечная и ветровая, для зарядки или генерации, и при необходимости могут быть преобразованы в электричество.
Тем не менее, водород превосходит батареи по многим параметрам:

• более чистый производственный процесс, 
• нулевое загрязнение после утилизации; более высокая плотность энергии. 

Водород можно производить с помощью воды и электричества, а батареи часто зависят от токсичных материалов, таких как цинк, никель и марганец, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду при их добыче в открытых карьерах или на морском дне и после их утилизации.
При преобразовании водорода в электричество производится только вода и тепло.
Водород также имеет гораздо более высокую плотность энергии (33 кВт*ч / кг), чем батареи (около 1 кВт*ч / кг), и чем бензин и дизельное топливо (около 12 кВт*ч / кг), что делает его особенно выгодным для транспорта и в качестве мобильного энергоносителя

Пожароопасность и взрывоопасность

Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — гремучий газ.  
Наибольшую взрывоопасность — при объемном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближенно 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21%.
Водород пожароопасен.

Российскую экономику посадят на водород / Экономика / Независимая газета

Природному газу найдут новое применение для экспорта

В Китае уже можно встретить водородные автобусы. Фото с сайта www.foton-global.com

К 2035 году Россия планирует увеличить объем добычи природного газа до 1 трлн куб. в год и стать за счет этого мировым лидером по производству чистого водорода. О таких планах рассказал глава Минэнерго Александр Новак. Энергетическая стратегия РФ предполагает выход на экспорт 2 млн т водорода к 2035 году. Основными покупателями могут стать Германия, Япония, Южная Корея, Китай, сообщили «НГ» в Минэнерго. Эксперты пока задаются вопросами об инфраструктуре, сырье и стоимости производства, экологичности. А в Национальной ассоциации водородной энергетики (НАВЭ) предупредили, что требуется проработка нормативно-правовой базы.

Россия не считает, что в обозримом будущем можно достичь максимума по добыче газа. Несмотря на то что страны ставят себе все больше целей в области изменения климата, объемы потребления газа в ближайшие десятилетия будут только расти. О таких прогнозах рассказал британскому изданию Guardian Александр Новак.

Россия намерена активизировать добычу газа из своих обширных и недорогих резервов, чтобы к 2035 году выйти на объем 1 трлн куб. м в год – передает слова министра пресс-служба ведомства. Для сравнения: по данным Минэнерго, в 2019-м суммарная добыча природного и попутного нефтяного газа в РФ «достигла рекордного за последние 19 лет уровня – 737,8 млрд куб. м».

Кроме того, по словам Новака, Россия планирует стать мировым лидером по производству экологически чистого водорода. Как он пояснил, водород «получается либо путем использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для расщепления молекул воды в процессе электролиза, либо путем отделения углекислого газа от природного газа в процессе пиролиза».

Как сказал министр, Россия может осуществлять оба процесса, а также «разрабатывает технологию улавливания углерода, который выделяется в процессе производства водорода, чтобы конечный продукт можно было считать по-настоящему чистым». Поставки водорода будут осуществляться по уже существующим каналам транспортировки газа.

«Пока это довольно затратный проект, но мы уверены, что, как и с ВИЭ, со временем его стоимость снизится. Если коротко, то мы можем производить и использовать водород, а также поставлять его потребителям. Мы также можем экспортировать технологии производства водорода», – сказал Новак.

В Энергетической стратегии РФ (от июня 2020-го) сообщается, что «показателем решения задачи водородной энергетики является экспорт водорода»: к 2024 году он должен составить 200 тыс. т, а к 2035-му – уже 2 млн т. В первом квартале 2021-го планируется разработать концепцию развития водородной энергетики в РФ, уточнили в министерстве.

Причем в пресс-службе Минэнерго отметили, что «при производстве водорода из природного газа в России может быть обеспечена его конкурентоспособная стоимость, это обусловлено доступностью сырья и его относительно низкой стоимостью». Россия обладает и ресурсной базой, и недозагруженными генерирующими мощностями, и транспортной инфраструктурой, и научным заделом, перечислили в ведомстве.

Основной рост спроса на водород ожидается за счет транспортной отрасли, промышленной энергетики и снабжения зданий электричеством и теплом. «В качестве наиболее перспективных направлений для экспорта сегодня рассматриваются страны Евросоюза (в первую очередь Германия) и Азиатско-Тихоокеанского региона (Япония, Южная Корея и Китай)», – сообщили «НГ» в пресс-службе Минэнерго.

«В будущем экспорт водорода может потеснить по объемам нефть и газ, – предполагает доцент Российского экономического университета им. Г.В. Плеханова Олег Каленов. – Правда, речь идет именно о долгосрочной перспективе, ведь пока одним из основных источников получения водорода является как раз природный газ».

Однако, как говорит старший научный сотрудник Центра экономического моделирования энергетики и экологии РАНХиГС Владимир Поташников, «поиск новых источников доходов для замещения экспортной ренты углеводородов – важная задача, о необходимости ее решения говорится много лет, и водород – хорошая альтернатива, но, возможно, он не сможет полностью заменить выпадающие экспортные доходы».

Что касается конкуренции водородной энергетики с нефтяной или газовой, то она не первична и «поэтому соперничать с «первачом» не может», уточнил президент Национальной ассоциации водородной энергетики Александр Раменский.

Россия исходит из принципа сбалансированного развития отечественного топливно-энергетического комплекса, развитие новых направлений будет сочетаться с сохранением позиций РФ на традиционных энергетических рынках, следует из пояснений Минэнерго.

Эксперты рассказывают в основном о нескольких технологических схемах производства водорода. Во-первых, путем электролиза воды с использованием электроэнергии от возобновляемых источников энергии на базе солнца и ветра, такой водород называют зеленым. 

Во-вторых, из природного газа путем его риформинга, это серый водород, который, как пояснил Поташников, поможет диверсифицировать риски газовой отрасли, однако он не позволит в достаточной мере снизить риски изменения климата из-за выбросов углекислого газа. В-третьих, упоминается пиролиз – из природного газа, но без выбросов углекислого газа. От выбранного пути развития будут зависеть как затраты на производство, так и перспективы экспорта.

Не менее важный вопрос – наличие необходимой нормативно-правовой базы, уточнили в НАВЭ. «Важно своевременно включиться в формирование глобальных правил игры. И вот тут у нас проблемы», – считает Раменский. По его словам, необходима гармонизация национальных, межгосударственных и международных стандартов.

Получение водорода электролизом воды / Публикации / Элек.ру

Получение чистого водорода путем электролиза воды — самая очевидная и эффективная технология, и один из наиболее перспективных способов получения альтернативного топлива. Водород добывают из любого водного раствора, а при сгорании он превращается обратно в воду.

По сравнению с прочими методами получения водорода, электролиз воды отличается целым рядом преимуществ. Во-первых, в ход идет доступное сырье — деминерализованная вода и электроэнергия. Во-вторых, во время производства отсутствуют загрязняющие выбросы. В-третьих, процесс целиком автоматизирован. Наконец, на выходе получается достаточно чистый (99,99%) продукт. Из всех методов электролиза наиболее перспективным считают высокотемпературный электролиз (себестоимость водорода от 2,35 до 4,8 $/кг). Его следует иметь на технологическом вооружении, поскольку при определенных экономических условиях он может быть использован в крупнопромышленном масштабе.

Электролизом воды называется физико-химический процесс, при котором под действием постоянного электрического тока дистиллированная вода разлагается на кислород и водород. В результате разделения на части молекул воды, водорода по объему получается вдвое больше, чем кислорода. Эффективность электролиза такова, что из 500 мл воды получается около кубометра обоих газов с затратами около 4 квт/ч электрической энергии.

Технологический ток для протекания процесса электролиза воды для получения водорода и кислорода получается, как правило, при помощи промышленного выпрямителя с необходимыми рабочими параметрами, Обычно это напряжение до 90В и силой тока до 1500 А. Подходящим агрегатом является Пульсар СМАРТ.

На электронном дисплее выпрямителя Пульсар СМАРТ или в специальном ПО для компьютера можно контролировать все стадии процесса производства, что позволяет оператору следить за параметрами, и круглосуточно журналировать протекание технологического процесса. Полностью автоматическая работа, включающая непрерывный мониторинг всех параметров для безаварийного функционирования без надзора оператора. Все параметры, касающиеся напряжения и силы тока постоянно измеряются и контролируются микропроцессором выпрямителя. Более того, все контролируемые параметры фиксируются устройством, которое в случае сбоя или отклонения может автоматически остановить процесс и сигнализирует об этом при помощи световой колонны.

Выпрямители тока серии Пульсар СМАРТ разработаны в соответствии с самыми высокими требованиями промышленной эффективности и международными стандартами. При этом технологическое программное обеспечение допускает гибкую адаптацию к требованиям Заказчика, и постоянно совершенствуется.

Водород у ворот – Газета Коммерсантъ № 184 (6905) от 08.10.2020

Сомнения по поводу будущего традиционной углеводородной энергетики, усиленные спадом спроса на сырье из-за коронавируса, подтолкнули крупнейших потребителей российских энергоресурсов, таких как ЕС и Китай, ускорить планы по декарбонизации. В центре внимания оказался водород — его использование минимизирует выбросы СО2 и в то же время вписывается в текущий бизнес крупнейших нефтегазовых компаний. РФ пока в основном лишь наблюдает за зарождающимся рынком. “Ъ” выяснил ситуацию и перспективы водородного бизнеса у трех потенциальной ключевых российских игроков — НОВАТЭКа, «Газпрома» и «Росатома».

Кризис углеводородных рынков во время пандемии привел к определенному перелому сознания в нефтегазовой отрасли. Старейшие участники рынка, пионеры добычи нефти BP и Shell в разгар эпидемии коронавируса объявили о намерении стать углеродно нейтральными компаниями к 2050 году (т. е. свести чистые выбросы углерода к нулю). Total собирается достичь этого к тому же сроку для своих европейских подразделений.

Помимо развития зеленой генерации, наиболее очевидным способом диверсификации бизнеса для нефтегазовых компаний становится производство водорода — сжигание этого газа не образует выбросов СО2, а сам он во многих случаях может стать прямой альтернативой углеводородному топливу. Крупнейшим мировым рынком водорода собирается стать ЕС, который в июле опубликовал соответствующую стратегию с объемом инвестиций в €180–470 млрд к 2050 году в сегмент возобновляемого (т.  н. зеленого) водорода.

Российским экспортерам не углеводородного сырья тоже поневоле придется участвовать в общем движении, поскольку ЕС намерен ввести углеродный налог на импортные товары — возможно, уже с 2022 года. Использование водорода на химических или металлургических производствах, а также в производстве электроэнергии позволит снизить выбросы и, вероятно, уменьшить размер налога. Минэнерго даже разработало дорожную карту развития водородной энергетики до 2024 года. В ней мало конкретных мероприятий, но становятся понятны ключевые действующие лица — «Росатом», «Газпром» и НОВАТЭК.

Сейчас рынка водорода как такового не существует, поскольку он производится, как правило, непосредственно на местах потребления (в основном на объектах газохимии, металлургии и нефтепереработки), транспортировка минимизирована. Общий выпуск водорода в России составляет около 5 млн тонн при мировом потреблении в 72 млн тонн.

Однако, отмечает партнер Vygon Consulting Алексей Жихарев, в случае ужесточения углеродного регулирования импортерами российской продукции выпуск водорода в РФ может удвоиться. Согласно недавно принятой энергостратегии до 2035 года, РФ планирует экспортировать к 2024 году 0,2 млн тонн водорода, а к 2035 году — 2 млн тонн.

Цвет имеет значение

Сейчас подавляющая доля водорода в мире производится методом парового риформинга метана (SMR). В новой водородной стратегии ЕС такой водород назван «серым», поскольку при его производстве выбрасывается СО2. Он противопоставляется «зеленому» водороду, который производится из воды методом электролиза с помощью энергии из возобновляемых источников. Также существует «голубой» водород — производимый из метана, но с обязательным улавливанием и хранением СО2 (см. схему). Перспективна и технология пиролиза метана, позволяющая получать водород и чистый углерод (сажу), который не попадает в атмосферу,— но она на стадии лабораторных испытаний.

Водородная стратегия ЕС призывает европейские страны установить минимум 6 ГВт электролизеров, производящих до 1 млн тонн возобновляемого «зеленого» водорода, уже к 2024 году. Сейчас установленная мощность электролизеров в Европе — около 1 ГВт, а запланированные проекты — еще 1,5–2,3 ГВт. Это значит, что ЕС придется как минимум утроить усилия по созданию мощностей в течение четырех лет. Долгосрочная цель стратегии — не менее 40 ГВт электролизеров к 2030 году, производящих до 10 млн тонн «зеленого» водорода. По данным ЕК, к 2030 году для этого может потребоваться от €24–42 млрд вложений.

По мнению ЕК, промышленность ЕС должна построить более мощные электролизеры — до 100 МВт к 2024 году (самые крупные сейчас, мощностью до 10 МВт, ставят на НПЗ Shell Rheinland в Германии). Их предполагается устанавливать рядом с существующими центрами спроса на нефтеперерабатывающих, металлургических заводах и химических комплексах, в идеале с питанием от находящейся рядом ВИЭ-генерации.

Выпуск «голубого» водорода сейчас гораздо дешевле, чем «зеленого». В конце августа S&P Global Platts оценило приведенные затраты на производство «серого» водорода (включая CAPEX и плату за выбросы СО2) в €1,24 за 1 кг, «голубого» — в €1,31 за 1 кг, а «зеленого» (электролиз PEM, включая CAPEX) — в €3,43 за 1 кг. По прогнозу Aurora Energy Research, затраты на «голубой» и «зеленый» водород сблизятся только к 2045 году.

С газа на газ

Среди российских компаний наиболее готовым к выходу на рынок водорода выглядит НОВАТЭК, поскольку покупатели здесь во многом те же, что и у СПГ. По данным “Ъ”, компания уже ведет, в частности, переговоры о поставках водорода с испанской Repsol.

Официально интерес НОВАТЭКа к водороду 8 сентября на конференции Gastech подтвердил CFO компании Марк Джетвей. «Мы исследуем перспективы производства водорода из метана с технической и экономической точки зрения»,— пояснил он, добавив, что речь идет как о водороде для нужд самой компании, так и о поставках потребителям. Топ-менеджер уточнил, что ресурсная база НОВАТЭКа позволяет реализовывать проекты по выпуску и сжиженного природного газа (СПГ), и водорода, но важна их экономическая и техническая жизнеспособность.

Как рассказывают источники “Ъ”, НОВАТЭК хочет выпускать и экспортировать как «голубой», так и «зеленый» водород. Для этого планируется масштабное строительство ветропарков во всех регионах присутствия компании — на Ямале, Гыдане, а также, возможно, в Мурманской области и на Камчатке. Пилотная водородная установка появится на действующем проекте «Ямал СПГ», откуда водород можно поставлять на экспорт в Европу и Азию, уточняют два собеседника “Ъ”. А потенциально самое выгодное положение для транспортировки водорода в Европу — у среднетоннажного СПГ-завода НОВАТЭКа на Балтике.

Глава ИАЦ «Новая энергетика» Владимир Сидорович отмечает, что ветер на Ямале и Гыдане достаточно сильный, но «уже есть большой опыт эксплуатации подобного оборудования на Аляске и в Норвегии, поэтому работа установок не должна стать большой проблемой».

Еще один формат использования водорода для НОВАТЭКа — смешивание с природным газом в качестве топлива для газовых турбин, чтобы снижать выбросы СО2, говорит один из собеседников “Ъ”. На «Ямале СПГ» и перспективном заводе НОВАТЭКа «Арктик СПГ 2» используются газовые машины американской Baker Hughes — фреймов 7EA и LM9000. Обе позволяют подмешивать до 50% водорода, поэтому существенной модернизации не потребуют, поясняет источник “Ъ” среди машиностроителей. В НОВАТЭКе вопрос не комментируют.

Вместе с тем вопрос о способах морской транспортировки водорода из-за его летучести и легковоспламеняемости остается открытым. Сейчас на рынке преобладают три подхода: перевозка чистого водорода в сжиженном виде, а также в химически связанном в форме аммиака или триметилциклогексана. В конце сентября Саудовская Аравия отправила первый в мире груз с 40 тоннами «голубого» аммиака в Японию для выработки электроэнергии.

Вторичный энергоноситель

«Газпром» также неоднократно заявлял, что рассматривает водород как направление диверсификации бизнеса и повышения эффективности использования газа. В частности, компания особо подчеркивала перспективы пиролиза метана — эта технология не дает выбросов СО2 и не требует строительства хранилищ для него, а получаемый побочно чистый углерод, возможно, даже найдет собственное коммерческое применение.

В «Газпроме» отмечают, что, несмотря на рост потребления водорода в мире, глобального рынка этого продукта пока нет. На предприятиях монополии ежегодно производится около 350 тыс. тонн водорода — в основном для выпуска аммиака, метанола и моторных топлив. Вместе с тем в компании считают важным «сформировать собственные технологические компетенции в области водородной энергетики, позволяющие занять необходимые позиции на формирующемся рынке».

Причем позиции эти могут быть не только в производстве, но и в транспортировке. Еще в октябре 2019 года глава ассоциации Eurogas Джеймс Уотсон сообщил, что строящийся газопровод «Северный поток-2» в будущем может транспортировать не только природный газ, но и водород — до 80% от объема. Впрочем, в «Газпроме» полагают, что целесообразнее производить водород или метано-водородное топливо из природного газа рядом с крупными потребителями, например, сталелитейными заводами и электростанциями, сохраняя трубопроводы для поставок чистого природного газа.

По словам источников “Ъ”, «Газпром», как и НОВАТЭК, параллельно изучает возможность снижения выбросов за счет добавления водорода в топливо для газовых турбин. Однако парк турбин «Газпрома» состоит в основном из российских установок, не адаптированных к работе с водородом. Теоретически, только машины «Ладога» на 16 и 32 МВт «РЭП Холдинга», локализованные по лицензии Baker Hughes, способны в какой-то степени принимать топливо, смешанное с водородом, но не более чем на 10–15%, полагают собеседники “Ъ”. К тому же «Газпрому» по сути запрещено массово закупать иностранное оборудование.

В «Газпроме» подтвердили “Ъ”, что исследуют варианты использования метано-водородных смесей в качестве топлива для собственных производственных объектов для снижения углеродного следа. В компании оценивают снижение выбросов в таком случае в 8% и даже более в сочетании с другими решениями, например, использованием энергии тепла отходящих газов газоперекачивающих агрегатов. При этом в «Газпроме» никак не прокомментировали данные источников “Ъ” о том, что компания рассматривает возможность обратной закачки CO2 в пласт для компенсации выбросов.

В целом же в монополии подчеркнули, что водород — вторичный энергоноситель и требует дополнительной энергии для своего производства, тогда как в большинстве случаев «далеко не исчерпан потенциал природного газа, который уже сейчас содействует низкоуглеродному развитию экономики».

Ядерные перспективы

Из крупных игроков, не имеющих отношения к добыче углеводородов и формально не затрагиваемых экологическими ограничениями, всерьез водородом интересуется в России только госкорпорация «Росатом», которая уже несколько лет декларирует готовность к диверсификации бизнеса. «В глобальной перспективе», подтвердили “Ъ” в «Росатоме», госкорпорация хотела бы производить водород из углеводородов с помощью атомной энерготехнологической станции с применением высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов (ВТГР). Речь идет о технологии пиролиза метана.

Основная технология «Росатома» — реакторы ВВЭР на тепловых нейтронах — не совсем подходят для таких целей из-за относительно невысоких температур рабочих тел первого и второго контуров. Запуск всей цепочки подготовки инфраструктуры для производства водорода из углеводородов (системы хранения, распределения), по оценке компании, займет около четырех лет.

Но поскольку процесс вывода реакторов типа ВТГР на рынок довольно долог, на первой стадии «Росатом» готов заниматься электролизным производством водорода на базе Кольской АЭС (1,76 ГВт) в Мурманской области. Отчасти это поможет компании решить проблемы исторически сложившегося энергопрофицита в регионе (АЭС может дополнительно вырабатывать более 3,5 млрд кВт•ч в год).

В ближайшие два-три года «Росатом» намерен задействовать около 1,5 МВт мощности АЭС для электролизного производства, в пределах пяти-семи лет — порядка 4 МВт, а к 2030 году — 500 МВт. По оценке госкорпорации, 1 МВт электрической мощности позволяет выпускать порядка 200 кубометров водорода в час (около 158 тонн в год). Этого объема водорода будет достаточно, чтобы реализовать, например, пилотные региональные программы по снабжению городского транспорта крупных мегаполисов, утверждают в «Росатоме».

Госкорпорация готова сама развивать водородные технологии, но допускает участие партнеров или инвесторов, а также привлечение госсредств в рамках атомной нацпрограммы. В 2019 году «Росатом» уже подписал соглашение с властями Сахалина, ОАО РЖД и «Трансмашхолдингом» о сотрудничестве по проекту запуска водородного поезда на острове.

Вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса «Русатом Оверсиз» Антон Москвин 29 сентября говорил, что проект находится на завершающей стадии ТЭО: «Есть понимание технической концепции, но существует открытый вопрос экономической перспективы». На Сахалине, по словам топ-менеджера, запланирован и экспортный водородный проект, но детали не раскрываются. В 2021 году в «Росатоме» рассчитывают завершить ТЭО проекта с японской Kawasaki по проекту поставок водорода из России в Японию.

Свободные энергомощности есть и у «РусГидро», но у нее конкретных планов по производству водорода нет. В то же время в компании готовы «участвовать в государственной водородной повестке», в том числе в пилотных проектах по производству, транспортировке и хранению водорода.

Нулевой спрос

В целом компании, которые сейчас инвестируют в водород, движимы не столько коммерческой выгодой, сколько задачей сохранения своего бизнеса в стратегической (на горизонте 20–30 лет) перспективе, считает старший аналитик по электроэнергетике Центра энергетики МШУ «Сколково» Юрий Мельников. По его мнению, уход от углеводородов в их привычном виде становится неизбежным — это определяется намерением ЕС и Китая стать углеродно нейтральными к середине века.

Но в России спрос на водород сейчас нулевой, поскольку страна не ставит целей по сокращению выбросов парниковых газов, добавляет господин Мельников. Ситуация, полагает он, может поменяться в первую очередь из-за того, что российским экспортерам (в нефтегазовой отрасли, металлургии, химии) неизбежно придется снижать углеродный след.

Алексей Жихарев добавляет, что сейчас проекты водородной энергетики экономически нецелесообразны из-за высокой стоимости топлива по сравнению с традиционным. Например, энергозатраты на производство стали с использованием водорода будут в пять раз выше, чем на природном газе. Но уже в среднесрочной перспективе, по его оценке, водород будет более конкурентоспособен — как из-за ужесточения регулирования, так и в результате масштабирования технологий.

Татьяна Дятел

Япония рассчитывает «озеленить» энергетику за счёт добычи гидрата метана

Глубоко на дне океана и под вечной мерзлотой лежат обильные залежи высокоэнергетических ископаемых, до которых ни у кого не дошли руки извлечь и использовать. Это гидрат метана, который внешне напоминает спрессованный снег. Один кубический метр этого вещества способен при нагреве превратиться в 160 м³ метана и стать источником водорода. Япония может стать первой страной, которая начнёт промышленную добычу гидрата метана со дна океана.

Пример горения гидрата метана

Японский производитель нефтяных платформ — компания Modec — сообщил о намерении начать в апреле следующего года пилотный проект по глубоководной добыче гидрата метана. Эта компания специализируется на выпуске морских платформ для добычи со дна нефти и природного газа и считает, что сможет создать коммерческое оборудование для извлечения со дна нового вида топливных ископаемых.

Гидрат метана сохраняет твёрдую форму при сочетании низких температур и высокого давления. Его залежи в океане находятся на глубинах от 1000 метров и ещё на сотни метров в толще дна. Добывать такое вещество будет непросто, ведь оно будет в твёрдом состоянии. Но по мере подъёма к поверхности гидрат метана будет переходить в газовое состояние и его можно будет по трубопроводу перегонять на сушу или в хранилища.

По мнению разработчика, стоимость одной плавучей установки по подводной добыче гидрата метана составит несколько сотен миллионов долларов США. Но она быстро окупится и станет важным шагом на пути Японии к полной декарбонизаци к 2050 году, как запланировали власти этой страны. Япония сможет отказаться от импортных поставок природного газа и водорода, а стоимость водорода снизится в пять раз по сравнению с сегодняшней ценой за куб в районе $1.

Плавучая платформа Modec для глубоководной добычи нефти

Более того, по оценкам специалистов запасов гидрата метана на Земле на два порядка больше, чем нефти. Даже прямое сжигание метана даёт заметно меньше выбросов углерода, чем сжигание угля или природного газа. Также гидрат метана считается одним из факторов ускоренного потепления на Земле, поскольку его природное высвобождение усиливает парниковый эффект. Лучше это вещество использовать под контролем, убивая сразу нескольких зайцев. А в России его больше, чем снега зимой. Но это уже другая история.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Глава «Газпрома» заявил о смене стратегии компании

«Газпром» намерен несколько изменить стратегию компании, уделив большее внимание созданию новых мощностей по газопереработке, заявил в ходе дня инвестора газового холдинга глава «Газпрома» Алексей Миллер.

«Мы в текущий период времени немного меняем нашу стратегию и большее внимание уделяем вопросу создания новых мощностей по газопереработке», — сказал он.

По словам Миллера, это связано с тем, что газ с месторождений Восточной Сибири является многокомпонентным и этансодержащим. Кроме того, в Западной Сибири компания добывает газ все в более и более глубоких пластах, где также находится этансодержащий газ.

«Это значит, что мы ставим задачу монетизации разработки запасов этансодержащего газа», — сказал глава «Газпрома», добавив, что сейчас таких проектов два – комплекс в Усть-Луге и Амурский газоперерабатывающий завод.

Он также отметил, что в настоящее время «Газпром» разрабатывает сценарии устойчивого развития компании до 2050 г. в условиях тренда низкоуглеродной экономики. При этом компания работает над производством водорода из метана без выбросов CO2.

В свою очередь заместитель председателя правления «Газпрома» Олег Аксютин заявил, что расширение использования водорода может стать дополнительным инструментом низкоуглеродного развития. Он напомнил, что в настоящее время сырьем для получения более 75% всего водорода в мире является природный газ.

«Мы хотим производить водород без выбросов диоксида углерода. По независимым оценкам на сегодняшний день это существенно дешевле делать с использованием природного газа и технологий улавливания углекислого газа, чем на базе ВИЭ», — отметил он.

При этом в презентации «Газпрома» ко дню инвестора говорится, что к 2030 г. компания намерена увеличить добычу газа на 23% по сравнению с показателем 2019 г. – до 615 млрд кубометров, экспорт трубопроводного газа — на 33% до 264,7 млрд кубометров.

В 2020 г. «Газпром» экспортировал в страны дальнего зарубежья 179,3 млрд кубометров газа, что на 10% меньше, чем годом ранее. В то же время добыча газа составила 452,7 млрд кубометров, что на 9,5% меньше показателя предшествующего года.

Ключевая роль водорода в декарбонизации горнодобывающей промышленности

В последние годы водород поднялся до головокружительных высот в качестве многообещающего топлива с нулевым выбросом углерода во всем мире, и, хотя многие водородные энергетические системы находятся в стадии демонстрации, горнодобывающий сектор должен быть первым его приверженцем. ФРАН МОЛЛОЙ сообщает

Водород высокой чистоты CSIRO, полученный из аммиака (с использованием водородной мембранной технологии), используется для заправки транспортных средств на водородных топливных элементах. © Фотография Джона Нгуена 2016

В 2019 году правительство Австралии объявило Национальную водородную стратегию, определив путь и выделив значительные средства для ускорения коммерциализации водородной энергии и создания сильного отечественного водородного сектора.

А в марте 2020 года четыре горнодобывающих гиганта — BHP, Fortescue, Anglo American и Hatch — сформировали Консорциум Green Hydrogen Consortium, пообещав работать вместе над ускорением производства водорода на основе возобновляемых источников энергии и его применения в секторе ресурсов и других отраслях тяжелой промышленности.

«Есть целый ряд возможностей для водорода в горнодобывающем секторе», — говорит д-р Дэниел Робертс, директор научной платформы CSIRO Hydrogen Energy Future Science Platform.

«Существует сильное стремление к декарбонизации горнодобывающих предприятий. Водород можно использовать для хранения возобновляемой энергии для выработки электроэнергии, он может приводить в действие оборудование, грузовики и автомобили, и его даже можно использовать в некоторых процессах добычи полезных ископаемых в качестве восстановителя», — говорит доктор Робертс .

Группа

Робертса является частью более широких усилий CSIRO по поддержке развивающейся водородной индустрии, которая включает в себя партнерство на 20 миллионов долларов между CSIRO и Fortescue Metals Group для разработки отраслевых приложений технологии металлических мембран CSIRO, которые могут быстро преобразовывать водород из аммиака, используемого в легко транспортировать и хранить водород.

Объявляя о партнерстве в 2018 году, председатель Fortescue Эндрю Форрест сказал: «Мы находимся в начале энергетической революции, и Fortescue намеревается быть в авангарде этой уникальной возможности».

Научная платформа будущего

Научная платформа будущего для водородных энергетических систем CSIRO — это ключевой исследовательский центр, работающий над новой наукой и технологиями, которые позволят промышленности, включая горнодобывающий сектор, декарбонизировать операции, транспорт и производственные процессы.

«Большая часть нашей работы связана с фундаментальной наукой и разработкой технологий, которые еще не готовы для инвестиций наших отраслевых партнеров, но которые могут способствовать развитию водородной энергетики», — говорит д-р Робертс.

Группа работает с водородными технологиями низкого уровня готовности, — поясняет он. Это включает создание новых возможностей и новых технологий, связанных с производством, транспортировкой и использованием водорода из различных возобновляемых источников, и доведение их до стадии демонстрации.

Затем бизнес-подразделения

CSIRO работают с отраслевыми партнерами, чтобы запустить конвейер коммерциализации технологий для вывода этих инноваций на рынок.

Технология металлических мембран CSIRO преобразует аммиак в водород высокой чистоты на месте использования, обеспечивая безопасную и недорогую транспортировку водорода в качестве топлива в виде аммиака (Nh4). © Фотография Джона Нгуена 2016

Стремление к декарбонизации

Горнодобывающая промышленность играет решающую роль в экономическом будущем Австралии.Однако, по мнению Всемирного экономического форума, постоянная жизнеспособность сектора будет зависеть от его способности оправдывать ожидания правительств, инвесторов и общества в целом по сокращению выбросов парниковых газов.

В июне 2020 года Совет Австралии по минералам опубликовал свой План действий по борьбе с изменением климата, в котором изложен ряд действий по декарбонизации отрасли, включая использование возобновляемого водорода.

В отчете McKinsey & Company за январь 2020 года под названием «Климатический риск и декарбонизация: что нужно знать каждому генеральному директору горнодобывающей отрасли» отмечается, что на сектор ресурсов приходится около одного процента выбросов парниковых газов во всем мире за счет добычи полезных ископаемых и электроэнергии.(Выбросы летучего метана при добыче угля составляют от трех до шести процентов глобальных выбросов, говорится в отчете.)

«Теоретически шахты могут полностью декарбонизировать за счет повышения эффективности эксплуатации, электрификации и использования возобновляемых источников энергии», — говорится в отчете, а также отмечается, что, хотя технология водородных топливных элементов еще не разработана, у нее есть потенциал для полной декарбонизации выбросов на месте. из шахт.

Возможности использования водорода в горнодобывающей промышленности

Доктор Робертс говорит, что использование «зеленой» водородной энергии в настоящее время является горячей темой в секторе ресурсов.Уже есть многочисленные примеры, когда водород из возобновляемых источников активно используется в качестве источника энергии и как средство хранения возобновляемой энергии в горнодобывающей промышленности.

С 2015 года рудник Рэглан компании Glencore на севере Квебека, Канада, работает от микросети, питаемой от ветряного генератора арктического класса, подключенного к накопителю водородной энергии.

«Благодаря производству и хранению энергии на месте, а не транспортировке дизельного топлива на очень удаленные объекты, они добились значительного сокращения использования дизельного топлива и его стоимости, а также связанных с этим выбросов углерода», — говорит Робертс.

После того, как начальные инвестиции в производство водорода из возобновляемых источников энергии сделаны, газ можно будет использовать в качестве топлива для различных целей, от производства до переработки и транспортировки.

В октябре 2019 года компания Anglo American объявила о разработке самого большого в мире карьерного самосвала с водородным двигателем грузоподъемностью 290 тонн, который будет испытан на руднике металлов платиновой группы Могалаквена в Южной Африке в конце этого года.

Также на платиновых рудниках Южной Африки Impala использует водородные топливные элементы для вилочных погрузчиков и заправочных станций на своих нефтеперерабатывающих заводах.

Водородная приводная зеленая сталь

По словам Робертса, одна из самых интересных областей, возникающих в области использования водорода из возобновляемых источников, — это традиционно труднодоступные отрасли, и «зеленая сталь» — это очень обсуждаемый пример.

«Сталеплавильное производство обычно происходит в доменной печи с использованием кокса, который получают из угля с помощью высокоуглеродистого процесса», — говорит он. Кокс играет несколько ролей в доменной печи, обеспечивая тепло и структуру, а также действуя как восстановитель, удаляя кислород из железной руды.

Водород является не только полезным энергоносителем, но и хорошим восстановителем. «Существует огромный интерес к разработке технологий, которые могут использовать как тепло, так и энергию водорода вместе с уменьшающей мощностью», — говорит Робертс.

«В настоящее время водород используется только в качестве частичной замены угля или кокса в сталеплавильных производствах, но в этих крупномасштабных предприятиях даже частичная замена большого количества углерода может оказать значительное влияние».

Будущее водорода в горнодобывающей промышленности

Робертс говорит, что горнодобывающие компании, рассматривающие водород, часто обращают внимание на экономию затрат на потребление дизельного топлива и транспортировку, которая может быть значительной на удаленных объектах.

«Существует также стремление к созданию продуктов внутри страны, которые имеют реальное экологическое преимущество и преимущество в области устойчивого развития, что может отличить Австралию от некоторых наших международных конкурентов, у которых нет доступа к таким же уровням возобновляемых источников энергии».

Он говорит, что основной посыл для майнинга сейчас заключается в том, что большая часть технологий существует и во многих случаях доказана — следующий шаг — просто сделать это.

«Это прекрасное время для отрасли, чтобы начать развертывание нескольких крупных электролизеров, продемонстрировать некоторые пути использования и стать лидерами, которые произведут революцию в отрасли и получат это конкурентное преимущество.«

Ученые из группы CSIRO Hydrogen Energy Systems Future Science Platform изучают инновационную металлическую водородную мембрану. © Фотография Джона Нгуена 2016

Перспективы возобновляемых источников водорода для горнодобывающей промышленности?

Перспективы возобновляемых источников водорода для горнодобывающей промышленности?

20 сентября 2018 г. | От

Горнодобывающие компании сталкиваются с серьезными проблемами в своих усилиях по обезуглероживанию и ищут больше возможностей для внедрения динамических технологий для поддержки этих усилий.Во многих случаях задача состоит в том, чтобы сделать это, не ограничивая эффективность систем экстракции и обработки. Решения в области возобновляемых источников энергии могут решить многие из этих проблем. Однако некоторым компаниям требуется альтернативное динамическое решение. В качестве топлива без выбросов, которое используется в новых горнодобывающих предприятиях, тяжелых транспортных средствах и в производстве электроэнергии, водород обладает гибкостью для решения некоторых технологических и эксплуатационных проблем, с которыми сталкивается горнодобывающий сектор.

После недавнего объявления о том, что Anglo American планирует создать внутреннее инвестиционное подразделение для поддержки водородных технологий, наряду с совместными усилиями Rio Tinto, Apple и Alcoa по декарбонизации процесса плавки алюминия (Elysis), движение за использование водород в качестве решения по декарбонизации в горнодобывающей промышленности и связанных с ней процессах набирает обороты.

Как и многие другие перспективные технологии, водородная технология пережила свой период Икара еще до того, как технология действительно достигла совершеннолетия.Несмотря на значительные объемы планирования и инвестиций в начале 2000-х годов, водородная промышленность не смогла обеспечить значительного развертывания технологий топливных элементов и финансовой прибыли для инвесторов. Этот первоначальный провал, однако, не обуздал международный интерес к водороду, и такие организации, как IEA и McKinsey, по-прежнему считают, что водород будет играть решающую роль в переходе мировой энергетики к низкоуглеродной экономике.

В 2018 году Shell представила свой последний сценарий под названием «Небо», в котором излагается видение будущего, в котором 10 процентов от общего конечного потребления энергии будет приходиться на водород, а топливо H ₂ будет использоваться в различных областях промышленности. сектор коммерческого отопления, транспортный сектор и сектор долгосрочных складских помещений.Тем временем орган, называемый Hydrogen Council, в который входят Audi, BMW, Bosch, Engie, Equinor, GM, Honda, Marubeni и 32 других ведущих мировых производителя, опубликовал дорожную карту водородного будущего в 2017 году. Согласно дорожной карте, к 2050 году на водород может приходиться 18 процентов глобального общего конечного потребления энергии, при этом 400 миллионов автомобилей, 15-20 миллионов грузовиков и 5 миллионов автобусов будут использовать водород и сократить глобальные выбросы CO ₂ на 60 процентов к 2050 году.

Многие задаются вопросом, как достижения аккумуляторных технологий могут применяться в большегрузных транспортных средствах, таких как карьерные самосвалы.Действительно, этот путь все еще остается неопределенным и требует дальнейшего изучения, прежде чем будет найдено оптимальное решение. Учитывая этот пробел и проблемы, связанные с круглосуточным производственным циклом шахты, существует значительная ценность в изучении и использовании водородных технологий с целью поиска механизма декарбонизации некоторых из наиболее укоренившихся проблем в отраслях промышленности, которые трудно решить. .

Возможности применения

Именно в этом контексте инвесторы и предприниматели начали изучать коммерчески жизнеспособные приложения для водорода, и одним из таких возможных вариантов использования является горнодобывающий сектор.Постоянное стремление сделать шахты более безопасными и экологически нейтральными, вызывает значительный интерес к использованию водорода на объектах, который в настоящее время сосредоточен на использовании в карьерных самосвалах и мобильной технике.

Ряд электромобилей на топливных элементах (FCEV) уже доступен для коммерческой покупки, в том числе Hyundai ix35 и Toyota Mirai, демонстрируя, что в ближайшее время FCEV могут заменить малотоннажные автомобили и полноприводные автомобили меньшего размера. Но что еще более важно, использование топливных элементов в более крупных водородных установках, таких как поезд Alstom Coradia iLint и большой грузовик Nikola One, демонстрирует, что топливные элементы начинают обеспечивать значительную мощность (л.с.), крутящий момент и экономию топлива для тяжелой техники.Например, широко используемый тяжелый карьерный автомобиль, такой как CAT 785D, имеет полную мощность 1450 л.с. при массе автомобиля 46 000–67 000 фунтов, тогда как Nikola One вырабатывает до 1000 л.с. на раме грузовика 18–21 000 фунтов через топливный элемент мощностью 300 кВт. В увеличенном масштабе три аккумуляторных блока Nikola 320 киловатт-часов будут весить 9 000–12 000 фунтов и обеспечивать крутящий момент до 6 000 фунт-футов. Это выгодно отличается от дизельного двигателя CAT 3512C HD, у которого сухой вес двигателя составляет 14 650 фунтов с максимальным крутящим моментом при скорости 6910 фунт-фут.Это предположение просто демонстрирует приложения и потенциал технологий, связанных с водородом. Применение линейного масштабирования аккумуляторной батареи Nikola также является чисто иллюстративным и является областью для дальнейших исследований. Тем не менее, он показывает потенциальную способность обезуглероживать без нарушения производства на объекте и без ущерба для мощности транспортных средств.

Водород также представляет собой эффективный носитель энергии для внесетевых шахт, с множеством применений для производимого топлива и возможностью длительного хранения избыточной энергии.На Оркнейских островах избыточная возобновляемая электроэнергия, вырабатываемая Европейским морским энергетическим центром (EMEC) и ветряными турбинами островов, преобразуется в водород электролизером с протонообменной мембраной (PEM) и хранится в топливном элементе в столице островов для обеспечения диспетчеризация зеленой энергии. Эта гибкость демонстрирует, что водород имеет динамическую ценность, так как его можно использовать в различных процессах вокруг шахты, в том числе в качестве топлива для грузовиков и погрузчиков, в качестве энергии для систем отопления и охлаждения, а также в качестве вторичного или резервного запаса топлива для выработки электроэнергии. обеспечение повышенной энергетической безопасности.Это последнее приложение потенциально может стать механизмом, который позволит шахтам отказаться от традиционной зависимости от дизельных резервных генераторов и перейти к более чистому источнику генерации, который можно эффективно внедрить в сектор тяжелой промышленности.

Конкурентоспособность и намерения отрасли

Возможность замены дизельного топлива также предлагает водороду практически мгновенные рыночные возможности благодаря стоимости дизельного топлива и тому факту, что в большинстве тяжелого горнодобывающего оборудования дизельное топливо используется для питания электродвигателя.Оценки затрат Министерства энергетики США показывают, что распределенный электролиз (с использованием электроэнергии в непиковые периоды) может к 2020 году достичь 2,30 долл. США / ГПЭ (галлон бензинового эквивалента), что сделает его стоимость конкурентоспособной с ценами на бензин в США. Это, однако, вряд ли отражает более широкие преимущества в стоимости, которые электролизер PEM может добавить к мини-сети для шахты, поскольку он не отражает стоимость электричества, которая в противном случае была бы сокращена, и не включает значение частоты. ответ, который могут предоставить единицы.Соответственно, переход топлива на водород предлагает потенциал экономии эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание и логистику, одновременно обеспечивая вторичный товар, который можно продать, если рудник временно закрыт.

Существует также разумная основа для будущих инвестиций и сокращения затрат в этом секторе. Например, Voestalpine в партнерстве с Siemens и Verbund изучает возможность удаления коксующегося угля за счет использования водорода, а производитель стали SSAB , при поддержке Vattenfall и горнодобывающей компании Luossavaara Kiirunavaara планирует ликвидировать большую часть своего CO _2. выбросов к 2045 году, рассматривая водород как потенциальное решение.Соответственно, использование водорода в тяжелых технологических процессах, происходящих на рудниках, демонстрирует потенциал для дальнейшего использования в дальнейшем.

Заключение

Мы попытались показать широкий набор потенциальных применений водорода в качестве источника топлива в горнодобывающей промышленности. Хотя водород имеет свои проблемы, он представляет собой потенциальное решение в стремлении снизить логистические и эксплуатационные расходы на удаленные шахты, обеспечивая операторов шахт резервированием системы и резервным запасом топлива, а также снижая нагрузку на системы вентиляции для подземных шахт. .Эти коллективные выгоды должны стимулировать увеличение инвестиций и внедрение крупномасштабных возобновляемых источников энергии в секторе тяжелой промышленности. Кроме того, описанные здесь области применения водорода предлагают еще одно направление развития рудника будущего, в котором углеродный след участка существенно сокращается, а рудник становится более самодостаточным и безопасным.

Кристофер Джексон — консультант Всемирного банка по возобновляемым источникам энергии. Выраженные здесь взгляды являются его собственными и не отражают точку зрения Всемирного банка.

Гигантские медные рудники начинают серьезно относиться к экологическому водороду

Все разговоры о том, как зеленый водород поможет тяжелой промышленности избавиться от привычки к ископаемому топливу, начинают превращаться в действия в крупнейшей стране-производителе меди.

Пилотный проект Anglo American Plc поставлял чистый газ для вилочного погрузчика на мусороперерабатывающем заводе в Чили в течение последних двух месяцев, при этом лондонская фирма теперь рассматривает возможность перехода на другое оборудование и, в конечном итоге, на большие грузовики, сказал менеджер Чили Аарон Пуна. .Antofagasta Plc также изучает пилотные проекты по запуску оборудования на водороде, сказал генеральный директор Иван Арриагада. Даже Codelco, гигантский государственный производитель, вступает в контакт с компаниями с целью внедрения топлива в свою деятельность.

Исследуйте динамические обновления ключевых точек данных Земли

Больше из

Зеленый водород, производимый путем очистки воды от газа с помощью электролизеров, работающих от ветра и солнца, считается ключом к сокращению выбросов углерода в промышленном секторе.Чили, где находятся огромные месторождения меди, а также множество возобновляемых источников энергии, хочет развивать местную водородную промышленность, чтобы помочь достичь своей цели — стать углеродно-нейтральным к 2050 году и помочь горнодобывающим компаниям сделать переход во время растущего внимания инвесторов.

Большинство крупных шахт страны уже переходят на возобновляемые источники энергии и переходят на электромобили. Следующий рубеж — водород.

«Эти изменения обычно происходят быстрее, чем мы можем ожидать», — сказал Арриагада в интервью.«Но технология должна развиваться, и есть несколько заинтересованных сторон, которые должны объединиться. Мы хотим быть активными в обеспечении и облегчении этого, насколько это возможно ».

Антофагаста «разговаривает с несколькими людьми и думает о наших собственных пилотах, чтобы иметь возможность двигаться в этом направлении», — сказал он.

Anglo идет немного дальше. После разработки проекта вилочного погрузчика компания планирует заменить дизельные двигатели в другом оборудовании, таком как краны, а также использовать уроки, полученные от прототипа грузовика с водородом в Южной Африке, чтобы, возможно, заменить весь свой парк на руднике Лос-Бронсес.По словам Пуны, цель: полностью отказаться от дизельного топлива к 2030 году.

Подробнее: как водород стал самым популярным в зеленой энергии

Пока Codelco обращается к потенциальным поставщикам, председатель Хуан Бенавидес сказал, что переговоры находятся на ранней стадии. «У зеленого водорода есть несколько препятствий, которые необходимо решить, чтобы стать конкурентоспособным», — сказал он в интервью. «Сегодня это многообещающе, но дорого».

Правительство Чили определило около 40 проектов в различных отраслях промышленности, включая горнодобывающую промышленность, и планирует в этом году выделить 50 миллионов долларов в виде субсидий с целью снижения стоимости электролиза и увеличения производства.Власти также создают группу технических консультантов, чтобы проложить путь к более высоким ценам на углерод, что позволит экологически чистому водороду лучше конкурировать с ископаемым топливом.

«При переходе в водородное пространство всегда будут препятствия», — сказал Пуна из Anglo. «Есть большой интерес. Есть много людей, которые хотят участвовать по-разному, и это действительно «как нам собрать все это вместе, чтобы сделать что-то, что работает для всех» ».

Прежде чем оказаться здесь, он находится на терминале Bloomberg.

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Komatsu стремится стать лидером в производстве карьерных самосвалов с водородным двигателем

TOKYO — Komatsu, ведущий производитель строительной техники в Японии, планирует разработать водородную энергию в качестве альтернативы дизельному топливу для тяжелых карьерных самосвалов, впервые в отрасли, Nikkei узнал.

Компания начнет свою программу разработки водорода в 2021 году и нацелена на то, чтобы грузовики были готовы к практическому использованию к 2030 году.

Эта работа по внедрению водородной энергии, которая уже используется в автобусах и дорожных грузовиках, в горнодобывающей промышленности осуществляется в качестве клиентов Komatsu стремятся максимально сократить выбросы углекислого газа в своем бизнесе.

Некоторые карьерные самосвалы работают на электричестве от воздушных линий электропередач, но большинство из них — дизельные. Преимущество использования водорода в качестве топлива заключается в том, что грузовики с нулевым уровнем выбросов могут путешествовать по маршрутам, недоступным для линий электропередач.

При загрузке карьерных самосвалов 600 и более тонн они огромны даже по сравнению с автобусами. Что касается водородной энергии, они представляют собой другой уровень технических проблем, чем обычные автомобили на топливных элементах.

Еще одно препятствие — затраты. Komatsu планирует закупить топливные элементы для своих водородных грузовиков у внешних поставщиков.Стеклопакеты топливных элементов, используемые при производстве электроэнергии, дороги. Но ожидается, что массовое производство снизит их цены, если они будут использоваться в более широком диапазоне приложений.

Горнодобывающее оборудование составляет около 40% продаж Komatsu. Соперник американской компании Caterpillar и китайской Sany предпринял шаги, чтобы повысить свою конкурентоспособность в этой области, включая приобретение в 2017 году американского производителя горнодобывающего оборудования Joy Global.

Учитывая важность горнодобывающей промышленности, Komatsu необходимо адаптироваться к переходу отрасли от ископаемого топлива.

Участники отрасли стремятся сократить выбросы CO2 на своих предприятиях за счет отказа от использования ископаемого топлива при добыче и выработке электроэнергии из возобновляемых источников. Это соответствует глобальной тенденции к сокращению выбросов углерода в течение срока службы продукта, от добычи ресурсов до утилизации.

Некоторые горнодобывающие группы обнародовали планы по созданию собственной водородной инфраструктуры. Anglo American установит 320 мегаватт солнечной энергии рядом с платиновым рудником в Южной Африке.Эта мощность будет использоваться для производства до 1 тонны водорода в день.

Komatsu поставила цель сократить вдвое выбросы CO2 от своего строительного и горнодобывающего оборудования к 2030 финансовому году по сравнению с уровнями 2010 финансового года. В рамках одной инициативы компания объединилась с американским производителем коммерческих электромобилей для производства электрифицированной тяжелой техники, планируя начать массовое производство уже в 2023 году.

инноваций в горнодобывающей технике будущего?

Водород может доминировать в мировом транспорте будущего.Пропуская водород и кислород через топливный элемент, производится тепло и электричество, и в последние годы чистый и эффективный процесс привлек большое внимание в транспортном секторе. Цифры Global Market Insights предполагают, что к 2026 году только рынок производства водорода может стоить 160 миллиардов долларов, а совокупный годовой рост составит более 6%.

Хотя большая часть этого интереса связана с частными электромобилями или общественным транспортом, горнодобывающая промышленность может получить выгоду от усовершенствования водородных технологий.В отчете Deloitte за 2020 год многие водородные топливные элементы в горнодобывающей промышленности описываются на стадии «прототипа», а исследования и разработки ведут к радикальным новым технологиям, и ни одна из них не более известна, чем 290-тонный карьерный самосвал компании Anglo American с водородным двигателем.

Тем не менее, помимо этого, буквально, огромного примера, существуют значительные инвестиции в автомобили с водородным двигателем для горнодобывающей промышленности, поскольку международные финансовые соглашения по новым технологическим проектам в Чили и Китае дают очень позитивные перспективы для будущего водородных топливных элементов в горнодобывающей промышленности.

Чили придерживается «двухтопливного» подхода

В то время как Anglo American предприняла амбициозный шаг, чтобы заправить свой гигантский грузовик одним водородом, чилийский проект нацелен на создание более надежной энергосистемы. Alta Ley, дочерняя компания правительственной организации экономического развития CORFO, в партнерстве с австрийской технологической фирмой Alset разработала так называемую «двухтопливную» систему, в которой водород и дизельное топливо используются для питания существующих двигателей внутреннего сгорания.

Эта система могла бы быть относительно простым переходом, без необходимости строительства новых двигателей, и роль традиционного дизельного топлива останется. Компания Corfo впервые анонсировала проект в 2018 году и нацелена на создание функционального прототипа карьерного самосвала к 2021 году, трехлетний срок ремонта олицетворяет легкость, с которой разработчики надеются, что горнодобывающие компании смогут перейти на новый источник энергии.

Грузовики с водородным двигателем также призваны обеспечить ряд тех же экологических преимуществ, что и автомобили Anglo American, с сокращением зависимости от дизельного топлива, пусть даже частичным, что дает значительные экологические преимущества.Алсет прогнозирует, что топливная смесь, состоящая из 70% водорода, может сократить выбросы углекислого газа примерно на 2260 тонн в год, и отмечает, что водород можно производить на месте, отделяя его поставки от геополитически напряженных и сложных поставок нефти по всему миру.

Несмотря на этот потенциал, еще предстоит увидеть, смогут ли грузовики с водородным двигателем действительно изменить правила игры для Чили, учитывая обширную горнодобывающую инфраструктуру страны. В 2019 году Чили произвела около 5,6 миллиона метрических тонн меди, больше всего в мире, а выбросы парниковых газов в стране только от добычи меди увеличились примерно на 40% в период с 2010 по 2018 год, что подчеркивает широко распространенный и исторически загрязняющий характер чилийского региона. медная промышленность.

Китай участвует в гонке 200-тонных водородных автомобилей

Чтобы не уступать Anglo American и CORFO, государственной китайской компании, Weichai Group в партнерстве с национальной энергетической группой страны поставила собственный 200-тонный грузовик с водородом. Автомобиль, о котором было объявлено в декабре прошлого года, использует систему управления, разработанную CRRC Yongji Electric, которая специализируется на разработке железнодорожной инфраструктуры и уже работала с 240-тонным электрическим грузовиком, хотя и не предназначенным для горных работ.

Новая конструкция грузовика обеспечивает значительное повышение эксплуатационной эффективности, при этом автомобиль экономит в среднем 20 тонн топлива в день, что эквивалентно более 21 000 литров дизельного топлива. Это могло бы сократить выбросы углекислого газа каждым автомобилем примерно на 57 тонн в день, обеспечивая значительные экологические разрешения.

Тематические отчеты

Беспокоитесь ли вы о темпах инноваций в вашей отрасли?

Отчет

GlobalData по темам TMT за 2021 год расскажет вам все, что вам нужно знать о темах подрывных технологий и о том, какие компании лучше всего могут помочь вам в цифровой трансформации вашего бизнеса.

Узнать больше

Проект также получил поддержку со стороны китайских энергетиков. В дополнение к государственной поддержке, присущей Weichai Group, отчет Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) показал, что Министерство науки и технологий предоставило финансирование исследований и разработок для двух отдельных проектов, направленных на дальнейшие исследования страны в области топлива. клеточные технологии.

Однако в том же отчете IRENA было обнаружено, что Китай может быть неподходящей средой для крупномасштабной разработки водородных топливных элементов из-за предполагаемой «конкуренции с растущим национальным спросом на энергию». Действительно, отчет BP за 2019 год показал, что среднегодовое потребление энергии в Китае вырастет на 1,1% в годовом исчислении и к 2040 году будет составлять 22% от общего потребления энергии в мире. производства, на него будет приходиться только 18% мирового производства энергии в 2040 году, что приведет к дефициту энергии, в результате чего новые энергетические проекты, такие как крупномасштабные горнодобывающие автомобили, работающие на водороде, будут отложены в пользу политики и программ по устранению этого дефицита.

Инвестиции Mitsui в водород на 25 млн долларов

Многие из этих новых технологических разработок были бы невозможны без значительной финансовой поддержки, и японский торговый гигант Mitsui сделал ставку на сектор водородной добычи полезных ископаемых. Фирма инвестировала 25 миллионов долларов в FirstElement Fuel (FEF), крупнейшего разработчика водородных заправочных станций в Калифорнии, и соглашение объединяет один из самых ярких стартапов в отрасли и самых авторитетных финансистов горнодобывающей промышленности.

Сделка последовала за годом сотрудничества между компаниями и является последним шагом Mitsui в водородной отрасли.Компания приняла участие в первом в мире демонстрационном проекте по международной цепочке поставок водорода, в рамках которого с завода по сжижению газа в Брунее будет поставляться 210 тонн водорода, чего достаточно для привода 40 000 автомобилей. Mitsui также инвестировала в топливные элементы, накопители энергии, транспорт и решения для резервного питания в водородном секторе, поскольку она стремится предоставлять не только технологические инновации, но и надежную цепочку поставок для будущего отрасли.

Однако неясно, окажут ли эти инвестиции прямое влияние на горнодобывающий портфель компании и горнодобывающую промышленность в целом.Главный операционный директор компании Mitsui Energy Масахару Окубо сообщил Водному совету в прошлом году, что сделка FEF позволит инвестору «получить доступ к одному из самых передовых рынков водородной мобильности и взять на себя ведущую роль в инициативе по сокращению выбросов углерода в мире». сектор мобильности ». Это важные разработки, но они не обязательно приводят к ощутимым изменениям в горнодобывающих операциях и оборудовании, поддерживаемых Anglo American и CORFO.

Горняки объединяются на водородных инновациях

Сотрудничество часто является отличительной чертой инноваций в горнодобывающем секторе, и водородная энергетика не исключение.Ранее в этом году Fortescue, Hatch, BHP и Anglo American сформировали консорциум для исследования использования водорода для декарбонизации своих операций с помощью «зеленого водорода», который производится с помощью тех же электролитических процессов, что и другой водород, хотя и с использованием возобновляемых источников энергии. .

Подобно комплексным инвестициям Mitsui, этот консорциум будет сосредоточен на обеспечении устойчивой и финансово жизнеспособной цепочки поставок для водородного сектора и будет способствовать исследованиям и разработкам, а также проведению пилотных исследований по экологически чистому водороду.Хотя группа не объявила о планах в отношении горнодобывающих машин, в частности, о работе, которую Fortescue, BHP и особенно Anglo American проводят в горнодобывающей промышленности и новых топливных технологиях, есть надежда, что этот межфирменный коллектив сможет обеспечить результаты зарождающаяся технология.

Сроки не могут быть лучше, поскольку отчет McKinsey и Совета по водородам утверждает, что затраты на производство водорода могут упасть на 50% к 2030 году и что один только возобновляемый водород может удовлетворить 15% мировых потребностей в энергии в пределах десятилетие.В отчете также отмечается, что водород может быть самым дешевым источником любого топлива в девяти отраслях, включая транспорт, поэтому этот консорциум горняков может стать движущей силой в внесении изменений, в частности, в сектор горнодобывающей техники.

Связанные компании

GIW Industries

Шламовые, технологические и пенные насосы для горнодобывающей промышленности и переработки полезных ископаемых

28 августа 2020

Мешок для жидкости

Гибкие контейнеры для смазок, консистентных смазок и жидкостей

28 августа 2020

Volvo CE рассматривает потенциальное будущее водородного оборудования для добычи полезных ископаемых с открытием специальной испытательной лаборатории топливных элементов

Специализированная лаборатория, расположенная в Техническом центре Volvo Construction Equipment (Volvo CE) в Эскильстуне, Швеция, говорит, что представляет собой большой шаг вперед в стремлении компании к использованию водорода.Лаборатория также является первым объектом в Volvo Group, где проводятся испытания комплектных блоков топливных элементов, и, как таковая, внесет значительный вклад в приверженность компании технологии топливных элементов.

Тони Хагельберг, руководитель отдела устойчивой энергетики Volvo CE, говорит: «Технология топливных элементов — ключевой фактор, обеспечивающий устойчивые решения для более тяжелых строительных машин, и эти инвестиции предоставляют нам еще один жизненно важный инструмент в нашей работе по достижению научно обоснованных целей. Лаборатория также будет обслуживать Volvo Group во всем мире, поскольку она первая предлагает такие расширенные испытания.Это действительно захватывающий шаг в ускорении разработки решений на топливных элементах в направлении нашего единого видения углеродно-нейтрального общества.

Volvo CE считает, что технология водородных топливных элементов играет ключевую роль в рамках своих общих амбиций в области электромобильности вместе с решениями для аккумуляторных батарей, о чем свидетельствуют компактные электрические машины, и более экологичные предложения двигателей внутреннего сгорания, при этом все три потока работают согласованно. путешествие к углеродно-нейтральному обществу.В то время как аккумуляторные электрические решения идеально подходят для городского строительства и других вариантов использования, Volvo утверждает, что «размер аккумуляторов просто слишком непрактичен для более крупных машин и тяжелой строительной техники, поэтому водород является многообещающей альтернативой».

«Водород можно производить разными способами, и важно использовать подход, основанный на жизненном цикле по всей цепочке создания стоимости», — говорит Хагельберг. «Исследования и разработки, проводимые в испытательной лаборатории, будут посвящены не только созданию строительных решений, не содержащих ископаемые, мы также рассмотрим, как производился сам водород, и будем стремиться к так называемому« зеленому »водороду, производимому из возобновляемых источников энергии. .«Разработка водородных топливных элементов является ключевой частью общих амбиций Volvo Group в области электромобильности к 2040 году.

Топливные элементы работают, соединяя водород с кислородом, в результате химической реакции вырабатывается электричество. Этот процесс полностью исключает выбросы вредных веществ, единственным побочным продуктом является водяной пар. В принципе, топливный элемент работает так же, как батарея, за исключением того, что он генерирует собственное электричество из бортового водорода, а не заряжается от внешнего источника.Это означает, что он может обеспечить более длительный пробег и, следовательно, более пригоден для перевозки на дальние расстояния и более тяжелого оборудования. Дополнительным преимуществом решений на водородных топливных элементах является то, что они также будут свободны от традиционного шумового загрязнения оборудования. Без двигателя внутреннего сгорания машины, работающие на водороде, будут сравнимы по низкому уровню шума с электрическими компактными машинами.

Лаборатория тестирования топливных элементов демонстрирует такую ​​же приверженность технологии водородных топливных элементов, как недавний запуск Cell Centric, совместного предприятия Volvo Group и Daimler Truck для ускорения разработки, производства и коммерциализации решений топливных элементов в течение длительного времени. — автоперевозки и не только.И то, и другое является ключевой частью общей цели Группы к 2040 году быть на 100% свободным от ископаемых.

First Mode строит водородный топливный элемент для питания одного из крупнейших транспортных средств с нулевым уровнем выбросов на Земле

Самосвал ультра-класса перевозит тонны руды. (Anglo American Photo)

Инженерная компания из Сиэтла First Mode создает генератор на водородных топливных элементах, способный освещать Люмен Филд. Но эта технология предназначена для среды, вдали от ярких огней футбольного стадиона.

Через несколько месяцев First Mode доставит генератор в Южную Африку, где он будет модернизирован в массивный 300-тонный самосвал, чтобы создать «один из самых больших автомобилей с нулевым уровнем выбросов на планете», — сказал Крис. Вурхиз, президент и главный инженер компании.

Это часть трехлетнего соглашения на сумму 13,5 миллиона долларов, подписанного First Mode с мировым горнодобывающим гигантом Anglo American в 2019 году, и часть нового направления для компании, которая начала работать над космическими кораблями и марсоходами.

«Роботизированное исследование Солнечной системы — вот где ДНК компании», — сказал Вурхиз. Но то, как они будут решать инженерные проблемы в космосе — где «у вас никогда не бывает достаточно массы, никогда не бывает достаточно объема, у вас никогда не бывает достаточно энергии, и у вас никогда не бывает достаточно данных, и ваша среда пытается убить вас», — привел Вурхизу и его команде казалось, что они могут решать инженерные задачи в других экстремальных условиях.

«Мы думали, что (процесс) переносится на другие задачи», — сказал он.«Мы не знали, куда нас приведет это приключение».

Именно этот путь привел космическую компанию на Землю.

На рендере показаны компоненты карьерного самосвала, работающего на водороде. (Anglo American Graphic)

Самосвалы ультра-класса — это совершенно иной тип транспортных средств, чем марсоходы, над которыми команды First Mode работали в прошлом.

Во-первых, они высотой с трехэтажное здание и весят «около миллиона фунтов», — сказал Вурхиз.Они построены для перевозки до 300 тонн руды с карьеров на близлежащие обогатительные фабрики. Anglo-American управляет парком этих грузовиков Tonka размером с динозавра на своих рудниках, каждый из которых сжигает тысячи галлонов дизельного топлива для питания 2-мегаваттного бортового генератора, который приводит в действие каждое транспортное средство.

«Здесь много дизельного топлива, и на объекте постоянно работают десятки машин», — сказал он. Вывод из эксплуатации только одного из самосвалов приведет к сокращению выбросов углекислого газа примерно так же, как 10 000 автомобилей с дизельным двигателем.

First Mode разрабатывает и производит генератор водородных топливных элементов для этого.

Если мы сможем заставить его работать в этой среде, мы сможем заставить его работать где угодно, и есть множество промышленных приложений, которые могут принести пользу.

Топливные элементы объединяют водород и кислород в электрохимическом процессе, в результате которого вырабатывается электричество. Единственный побочный продукт — водяной пар. Такие топливные элементы сейчас используются в автопогрузчиках и автобусах; Toyota, Honda и Hyundai в этом году выйдут на рынок с водородными автомобилями.

Есть два основных различия между этими топливными элементами и тем, что делает первый режим. Один из них — масштаб, сказал Вурхиз. По его словам, двухмегаваттные генераторы самосвалов — это «проблема электроснабжения и коммунальных служб, которая возникает у внедорожников».

А во-вторых, это проект модернизации. Чтобы добиться успеха, Первый режим должен разместить генератор в доступном пространстве и «преобразовать его таким образом, чтобы создать хороший союз между существующей платформой и этим новым источником энергии», — сказал Вурхиз.

«Это совсем другая задача для группы космических дизайнеров», — сказал он.

«Я работал над созданием аппаратов для Марса, и я думаю, что (добыча полезных ископаемых) еще хуже», — сказал он. «Все ограничения разные, и окружающая среда не одинакова, но подход схож».