Водородная энергетика и экология
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОРОДНОЙ ЭКОНОМИКИ И ВОДОРОДНОГО ТРАНСПОРТА: ЭКОНОМИКА, ТЕХНИКА, ИНФРАСТРУКТУРА
В. А. Гольцов1, Т. Н. Везироглу2, Л. Ф. Гольцова1, А. Л. Гусев3
1 Донецкий национальный технический университет, ул. Артема, 58, Донецк, 83000, Украина Факс: +38 (062) 3050235, e-mail: goltsov@physics.dgtu.donetsk.ua, goltsova@fem.dgtu.donetsk.ua 2 Институт чистой энергетики, Университет Майами
а/я 248266, Корэл Гэйблс, Флорида, 33124, США Факс: +1 (305) 284-47-92, e-mail:veziroglu@miami.edu 3 Научно-технический центр «ТАТА» а/я 787, Саров, Нижегородская обл., 607183, Россия, e-mail: gusev@hydrogen.ru
Как известно, к концу XX века полностью сформировалась углеводородная экономика, успехи которой общеизвестны и неоспоримы. В то же время, углеводородная экономика постепенно и неотвратимо ведет человечество к общемировой экологической катастрофе (парниковый эффект, озоновые «дыры», кислотные дожди и т. д.).
В настоящее время уже стало совершенно очевидным, что в XXI веке должна произойти смена основного энергоносителя: углеводородные топлива (нефть и газ, в первую очередь) будут вытесняться новым экологически чистым энергоносителем, а именно — водородом. В ряде промышленно развитых стран уже наступил и бурно развивается начальный этап коммерциализации водородной экономики, сопровождающийся целенаправленной государственной идейной и финансовой поддержкой.
Коммерциализация водородной техники, водородных технологий и водородных энергетических систем идет по многим направлениям: водородные автомобили, топливные элементы, усовершенствованные электролизеры, водород-никелевые батареи и др.
О коммерциализации водородного автомобиля мы уже говорили ранее (журнал «АЭЭ», № 4). Добавим, что наиболее быстрыми темпами развивается водородный автомобиль, использующий топливные элементы, или гибридный автомобиль. Европейский рынок транспортных средств на топливных элементах должен достичь 16,3 млрд. € к 2020 г. и 52 млрд. € — к 2040 г. В связи с этим прогнозируется рост рынка топливных элементов на транспорте в среднем на 40-60% за следующее десятилетие. Общее финансирование исследований по топливным элементам в Европе оценивается примерно в 50-60 млн. € в год, что составляет примерно 1/3 часть от финансирования в США и 1/4 часть от финансирования в Японии. Эти страны являются лидерами в исследованиях в области топливных элементов. В США они широко ведутся в связи с применением в оборонной и аэрокосмической сферах. Поддержка правительством США развития топливных элементов реализуется в двух программах:
150 млн. € в год и 25-30 млн. €. Япония поддерживает развитие технологий, основанных на водороде и топливных элементах, путем 28-летней программы (19932020) с общим бюджетом 2,4 млрд. €.
По мнению Европейской группы экспертов, необходима согласованная стратегия перехода к технологиям, основанным на водороде и топливных элементах, необходимо достижение наилучшего соотношения стоимость/прибыль, что сделает эти технологии конкурентоспособными, а топливные элементы станут жизнеспособным рыночным продуктом. При этом следует обратить внимание и решать такие вопросы, как снабжение топливом, безопасность и общие технологические стандарты. Поэтому многие фирмы из разных стран объединяют свои усилия. Например, Земля Баден-Вюртемберг (Германия) и штат Мичиган (США) подписали соглашение о сотрудничестве в области топливных элементов. Предполагается создание сети компаний и исследовательских организаций с обеих сторон, чтобы ускорить инновационные процессы. Норвежская компания «Статкрафт», Шведская компания «Сидкрафт» и Швейцарско-Шведская промышленная группа «АВВ» объединяют свои усилия в строительстве экологически чистого завода по производству водорода. Завод будет расположен в Норвегии и будет использовать энергию ветра. Этот завод является частью крупномасштабного проекта, который имеет целью развитие экспертных и технологических нужд для производства коммерчески конкурентоспособного водорода. Компания «Дженерал Моторс» совместно с японскими автомобильными компаниями будет проводить испытания новых водородных автомобилей (хранение водорода на борту в жидком виде) на дорогах Японии.
Вместе с тем, необходимо преодолеть существенные технические и социально-экономические барьеры, такие как отсутствие инфраструктуры распределения водорода. В этом направлении во многих странах интенсивно ведутся не только разработки, но и практические испытания. Так, в США разрабатыва-
ISJAEE Специальный выпуск (2003)
Второй международный симпозиум «Безопасность и экономика водородного транспорта»
IFSSEHT-2003
ются водородные емкости из композитных материалов с номинальным рабочим давлением водорода почти 70 МПа. Такая емкость вмещает на 80% больше газа, чем емкости, работающие при давлении 35 МПа. Ожидается, что увеличение мощности хранилища водорода будет способствовать совершенствованию автомобилей на топливных элементах. В октябре 2002 г. в Берлине была открыта первая водородная заправочная станция.
Вторая водородная заправочная станция будет введена в строй в Берлине в 2003 г. Она является частью проекта «Партнерство чистой энергетики». Важным шагом к развитию водородной инфраструктуры США было введение в строй первой водородной заправочной станции в Лас-Вегасе. Станция вырабатывает не только водородное топливо, но и электроэнергию. Подобная станция пущена и в Калифорнии. Строитель-
ство водородных заправок ведется также в Японии и Канаде.
В целом, переход на водородную экономику отдельных стран и регионов будет осуществляться неодновременно и неравномерно в географическом и геополитическом пространстве Земли. Особую миссию здесь призваны выполнить (немедленно или в будущем) отдельные экологически и промышлен-но особо нагруженные мегаполисы, такие как Калифорния в США, Рур в Германии, районы Шанхая и Шеньяна в Китае, Донбасс в Украине, Московский, Уральский и Кузбасский регионы в России и многие другие. Именно в таких мегаполисах вхождение в жизнь водородной экономики будет особо наглядно демонстрировать ее технологическую и финансовую возможность и экологическую эффективность.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.