probleme

Shteryo Shterev, vicepreședinte al SNT pe MDGM

La începutul anului 2020, dna Kadri Simson, comisarul UE pentru energie, a declarat: „Obiectivul UE este să fie neutru din punct de vedere climatic până în 2050. Aceasta înseamnă că toți combustibilii fosili vor fi eliminați treptat până în acest an și toți furnizorii din Uniunea Europeană trebuie să țină cont de acest lucru. " Hidrogenul a fost identificat ca singura alternativă la cărbune, petrol, produse petroliere și gaze naturale. De fapt, a declarat ca obiectiv european ambițiosul program guvernamental pentru energia hidrogenului din Germania, potrivit căruia țara trebuie să construiască încă 20 GW până în 2030 pentru a furniza energie electrică pentru producția așa-numitului hidrogen „verde”.

Este interesant să vedem cum înlocuim combustibilii fosili, ale căror tehnologii de extracție, prelucrare, purificare, transport, depozitare, utilizare și remediere sunt cunoscute pe scară largă.!

Pentru mulți consumatori de energie electrică, sursa acestuia este contactul de pe perete de acasă. Și cum va fi cu hidrogenul „verde”.

2H2 + O2 --à 2H2O - aceasta este formula din manualele de chimie pentru arderea hidrogenului într-un mediu cu oxigen pur. Atmosfera Pământului nu constă doar din oxigen pur. Peste 70% din acesta este azot/N /. Arderea hidrogenului într-un mediu cu oxigen este însoțită de o temperatură ridicată care depășește 2.800 de grade Celsius, adică cu 1.000 de grade peste cea a combustiei cu metan, componenta principală a gazelor naturale. Și iată prima întrebare: din ce metal trebuie să fie fabricate cuptoarele și conductele centralelor cu hidrogen pentru a rezista, de exemplu, la 2.500 de grade? O astfel de temperatură este tipică pentru motoarele de avioane și rachete. Se cunoaște compoziția chimică a materialelor din care sunt fabricate, precum și prețul lor. Dar banii sunt un detaliu enervant ... Multe materiale rezistente la căldură sunt cunoscute pe Pământ.

Echipamente similare vor fi necesare pentru motoarele camioanelor, locomotivelor feroviare, navelor. Dacă un astfel de echipament este adăugat mașinilor, acestea vor deveni grele. Este necesar să se dezvolte o tehnologie pentru miniaturizarea echipamentelor de separare a aerului atmosferic. Pentru noi consumatorii, există două opțiuni pentru a aștepta sau pentru a suporta conținutul crescut de oxizi de azot în mediul urban și ploile acide mai frecvente. Este probabil posibil să se reducă alimentarea cu hidrogen pentru a reduce temperatura din camera de ardere, dar atunci eficiența utilizării hidrogenului este egală cu cea a motoarelor pe benzină și diesel. Și consumatorii vor reacționa probabil la prețul mediu pe kilogram de hidrogen, care este de aproximativ 8 USD - de cinci până la șase ori mai mare decât cel al benzinei și motorinei.

Care sunt datele de cercetare din Japonia?

Experimente similare se desfășoară în multe țări, dar cele de mai sus au obținut cele mai optimiste rezultate. Și depind de standardele naționale pentru fabricarea echipamentelor din aliajele speciale necesare. În conformitate cu standardele țărilor dezvoltate și bogate în prezent, adăugarea hidrogenului la gazele naturale este în intervalul de 0,1% pentru Belgia, Noua Zeelandă, SUA și Marea Britanie, 10% pentru Germania, 12% pentru Olanda. Visele cu hidrogen de abandon complet al combustibililor tradiționali se confruntă cu realitatea dură - sunt necesare cercetări aprofundate, proiectare și experimente practice, modificări ale standardelor tehnice naționale, verificarea rezultatelor în echipamente experimentale și evaluarea economică a experimentelor industriale de succes. Disponibilitatea finanțării și instruirii personalului tehnic și tehnic necesar nu este nesemnificativă. În același timp, nu există nicio garanție că încercările de succes vor fi justificate economic și că investițiile financiare uriașe vor fi returnate.

Estimările Agenției Internaționale pentru Energie (AIE) se bazează pe rezultatele obținute în Japonia. Pe baza acestora, prevede crearea unei rețele europene de TPP-uri, care va utiliza un amestec de gaz-hidrogen în proporție de 80%/20%. În consecință, emisiile de CO2 vor fi reduse cu 7% sau aproximativ 60 de milioane de tone/an, ceea ce nu are nicio legătură cu visele oficialilor de la Bruxelles de a folosi 100% hidrogen în centralele termice și zero emisii de CO2 ignorând emisiile concomitente de cantități uriașe de oxizi de azot.

Dezvoltarea energiei hidrogenului se confruntă cu probleme foarte grave legate de proprietățile chimice și fizice ale hidrogenului. Ele rămân nerezolvate de pe vremea crizei petrolului din 1974, când prețul petrolului a crescut de patru ori și s-a născut dorința de a scăpa de dependența de petrol prin gazeificare.

Hidrogenul este cel mai abundent element chimic din univers, dar în forma sa pură este absent pe planeta noastră. Este atât de activ chimic încât interacționează cu orice substanță chimică cu mare ușurință și viteză. Prin urmare, cerințele pentru depozitarea acestuia sunt extrem de ridicate. Se caută să interacționeze cu orice material din care este fabricat rezervorul de stocare. Problemele cu conductele rețelei de transport și distribuție a gazelor din Europa și din țara noastră sunt similare. Utilizarea rețelei disponibile este asociată cu pierderi uriașe și compromite justificarea economică a oricărui proiect pentru furnizarea de hidrogen pe acestea. Suprafața interioară a conductelor de gaz utilizate în prezent se va degrada/coroda în perioade relativ scurte. Durata lor de viață ar fi mai mare dacă aditivul de hidrogen este de până la 30%, iar pentru cele mai recente conducte „offshore” până la 70%. Nu există informații publicate cu privire la faptul dacă o astfel de inspecție a conductelor de gaz pentru transmiterea 100% a hidrogenului prin ele a fost efectuată în UE.

Benzină sau hidrogen?

Înlocuirea benzinei cu hidrogen în vehicule necesită un kilometraj acceptabil, fără realimentare. Acest lucru depinde de volumul rezervorului, de proprietățile materialului din care este fabricat și de presiunea injecției cu hidrogen. Pe măsură ce presiunea crește, probabilitatea scurgerii de gaz crește și cu defecte microscopice de pe suprafața interioară a balonului. În Rusia, a fost adoptat un standard de 200 de atmosfere de hidrogen în balon și este marcat pe partea vizibilă. Dar la această presiune pentru a încărca 1 kg. hidrogen, volumul rezervorului cu baloane trebuie să fie de 56,3 litri. Suma extrem de insuficientă pentru kilometraj acceptabil. Următorul pas pentru a crește cantitatea de hidrogen din balon este să-l faci din titan pentru a rezista la o presiune de 400 de atmosfere.

Dar nici acest lucru nu este suficient pentru designeri.

Japonia este cel mai mare producător mondial de mașini cu hidrogen. Figura 1 prezintă un balon cu hidrogen într-o mașină Toyota. Este fabricat din materiale compozite extrem de rezistente chimic și care nu reacționează cu hidrogenul. Rezistența este suficientă pentru a rezista la presiuni de peste 700 de atmosfere. Când gloanțele lovesc direct, corpul se rupe pe toată lungimea sa, oferind o scurgere instantanee a întregului conținut de hidrogen, care se repede rapid în sus, departe de oameni. Scopul este de a evita un amestec exploziv de hidrogen și oxigen din atmosferă. Toate figurile sunt clar vizibile pe corpul balonului.

Dar chiar și la această presiune, densitatea energetică a hidrogenului este insuficientă - 4,4 MJ pe litru, în timp ce la 1 litru de benzină este 31,6 MJ. Da, 700 atm. presiune, material de înaltă tehnologie al rezervorului și, ca rezultat, de 7,7 ori mai puțin combustibil decât benzina tradițională din același rezervor. Este adevărat, emisiile de CO2 sunt mai mici, dar temperaturile ridicate de ardere a hidrogenului cresc emisiile de oxid de azot.

Având în vedere cerințele crescute de combustibili lichizi introduse de standardul „Euro-5”, investiția pentru realizarea acestora nu este mică, dar sunt de multe ori mai mici decât cele pentru producția în masă de autoturisme pe combustibil cu hidrogen.

Necesitatea unei presiuni ridicate în rezervoare, pericolul de incendiu al scurgerii de hidrogen din acestea și riscul imens în transportul cantităților industriale de hidrogen gaz pur necesită investiții uriașe în echiparea sigură a vehiculelor și a stațiilor de hidrogen auto-încărcate.

Concluziile sunt evidente.

Utilizarea centralelor termice nu dintr-un amestec de gaze naturale și hidrogen, ci doar de hidrogen pur necesită investiții de miliarde de dolari atât pentru reconstrucția centralelor existente, cât și pentru construirea de noi. Costurile cresc, de asemenea, din cauza necesității unor instalații de separare a aerului pentru a se asigura că oxigenul pur este suflat în cazanele/cuptoarele TPP și pentru a preveni emisia de oxizi de azot, care sunt mult mai periculoși pentru sănătatea și siguranța umană.

Arderea hidrogenului în motoarele auto reduce formarea de CO2, dar crește cea a oxizilor de azot.

Furnizarea de hidrogen pur prin conductele de gaz existente este imposibilă. Este necesar să se construiască noi sisteme de autostradă, de transport și distribuție a gazelor cu conducte speciale rezistente la hidrogen.

Depozitarea și utilizarea hidrogenului în stare gazoasă necesită rezervoare cu capacități diferite, realizate din materiale compozite, atât pentru centrale termice, cât și pentru toate tipurile de vehicule/autoturisme, camioane, locomotive etc./

Depozitarea și utilizarea hidrogenului în stare lichidă au aceleași cerințe, plus menținerea unui mediu cu temperatură scăzută.

Despre siguranță:

Hidrogenul are una dintre cele mai largi game de amestecuri explozive/inflamabile cu aer din toate gazele, cu câteva excepții, cum ar fi acetilena, silanul și oxidul de etilenă. Aceasta înseamnă că orice raport de amestec aer-hidrogen atunci când se aprinde scurgerea de hidrogen poate provoca o explozie, nu doar o flacără.

În acest sens, experții europeni sugerează construirea depozitelor cu hidrogen la minimum 40 km. din cel mai apropiat sat.

Realizarea practică a tuturor celor de mai sus necesită investiții imense, de miliarde de dolari.

Utilizarea hidrogenului pur în casă este imposibilă datorită proprietăților sale fizico-chimice. Înlocuirea gazului natural din fondul de locuințe este posibilă cu electricitate la un preț acceptabil pentru consumatori, prin actualizarea cablajului clădirilor.

Realizarea practică a decarbonizării 100% a vieții de zi cu zi și a industriei este încă în domeniul viselor țărilor bogate și prezice un coșmar pentru cei săraci. Se pune întrebarea: De ce este necesară înlocuirea materiei prime energetice locale, ieftine, din lignit, care asigură mijloace de trai pentru sute de mii de oameni din Europa și oferă unei mari părți a statelor membre ale Uniunii independență energetică relativă și o nivel de viață mai ridicat? gaz natural importat, al cărui preț este dificil de prezis pe termen scurt și lung? Deoarece este în prezent scăzut, poate deveni mai scump în decurs de un an și, dacă utilizarea și cererea acestuia cresc, creșterea prețului poate fi un șoc.

În ceea ce privește prețurile hidrogenului „verde”, se evidențiază tendințioasa prognoză a unor valori extrem de scăzute de către agențiile active de lobby pentru decarbonizarea de urgență, cum ar fi Bloomberg NEF, Agenția Internațională pentru Energie și Agenția Internațională pentru Energie Regenerabilă (IRENA). Prețurile lor estimate sunt cuprinse între 1,4 - 2,9 USD pe kg în 2030 și de la 0,8 la 1 USD pe kg. în 2050. În același timp, un raport al companiei de consultanță Prognos de acum o lună, publicat pe site-ul ministerului german, arată că prețul hidrogenului verde în 2050 poate fi de așteptat să varieze de la 4,6 la 7,8 euro pe kilogram.

Producția de hidrogen și amestecarea sa parțială cu gazul natural este o plăcere posibilă, dar foarte luxoasă pentru consumatorii de masă pe fondul efectului ecologic așteptat.

Obiectivul conducerii politice de vârf de a face Uniunea Europeană un pionier în decarbonizarea gospodăriilor, energiei și industriei poate obține rezultate triste - o risipă de fonduri de miliarde de dolari, sărăcirea totală și dezintegrarea Uniunii. Liderii politici ai marilor economii ale lumii - India, China, Rusia, Statele Unite - pun în primul rând interesele economice, de sănătate, educaționale și sociale ale țărilor lor și apoi rezolvă problemele de mediu în funcție de realitatea lor tehnică, tehnologică și financiar-economică capacități.

Publicații folosite:

- Comunitatea Geoenergy 28 iulie 2020. Boris Marcinkiewicz. "Bună ziua, minunată lume a hidrogenului!"

- Hidrogenul verde este o alternativă bună, durabilă la combustibilii fosili, dar mai scumpă, Boyan Rashev, Denkstadt

· ICCT privind prețurile la hidrogenul verde în SUA și Europa.