Водороден експлозивен газ като енергиен носител на бъдещото знание за BR
При изгаряне водородът практически не оставя отработени газове. Това прави газа идеалният заместител на въглищата, петрола и природния газ в промишлеността и транспорта. Германия трябва да заеме водеща позиция във водородната технология.
Според волята на голямата коалиция Германия трябва да се превърне в модел за подражание в световен мащаб при използването на нова, благоприятна за климата водородна енергия. За тази цел Федералният кабинет прие стратегия в Берлин на 9 юни 2020 г., която предоставя милиарди безвъзмездни средства, правно облекчение и конкретни производствени цели.
В допълнение към текущите програми за финансиране трябва да бъдат постигнати седем милиарда евро, за да се гарантира, че водородът се налага на пазара. Още два милиарда са предвидени за международни партньорства. Фокусът е върху така наречения зелен водород, който се получава изключително от възобновяема енергия.
Водородът като принос към енергийния преход
Водородът е интересен като енергоносител, защото гори почти без емисии. Отделянето на молекулата Н2 обаче отнема много енергия. Освен това все още липсва необходимата инфраструктура за тази технология. Правните въпроси относно транспортирането и съхранението на водород също все още трябва да бъдат изяснени.
"В крайна сметка от социалното приемане, технологичния прогрес и икономическата ефективност зависи как ще се изравнят газовите електроцентрали, батерии, водород и други възможни технологии."
Томас Фриц, консултант в областта на енергийните доставки
Водород в космоса
Без водород полетът в космоса би бил немислим. Газът е горивото на космическите пътувания от 60-те години на миналия век. След това през 70-те и 80-те години изследователите започват да експериментират с водорода и развиват идеята за "водородната икономика". Целта му е била да развие водорода като енергиен носител, за да стане независим от изкопаемите енергийни носители въглища и нефт.
Съхранявайте и транспортирайте електричество
Слънчева водородна система в Горния Пфалц
Визията е да се генерира електричество със слънчеви и вятърни електроцентрали, което след това се използва за производство на водород. Газът трябва да направи възможно съхраняването и транспортирането на енергия и по този начин да доставя както промишлеността, така и потребителите в цялата страна.
Феновете се превръщат в критици
От самото начало водородната икономика също имаше своите критици - и не само: с течение на годините много фенове също станаха противници. Такъв беше случаят с Улф Босел например. В началото обученият машинен инженер е изградил собствени горивни клетки от ентусиазъм, но сега вече не смята, че икономията на водород е добра идея, тъй като не решава никакви енергийни проблеми.
"Ако след това анализирате и изчислите всички загуби, бързо стигате до заключението защо водородната икономика не е съществувала в миналото, защо е трудна днес и защо вероятно никога няма да дойде в бъдеще: това е основно огромна игра за загуба на енергия. И ние нямаме енергия, която да губим, трябва да видим, че използваме енергията, която печелим разумно. "
Улф Босел, швейцарски машинен инженер и експерт по горивните клетки
Трябва да се получи водород
Горивна клетка за лаптопа може да работи с водород като гориво.
Водородът е компонент на водата и почти всички органични съединения. Водородът е най-често срещаният химичен елемент във Вселената и следователно е в изобилие. Той обаче има недостатъка, че се среща само в обвързана форма. За да може водородът да се използва като енергиен носител, газът първо трябва да бъде получен от вода или метан. Това се случва, например, чрез електролиза: В този процес електричеството се използва за разделяне на водата на съставните й части, кислород и водород, и издигащите се газове се улавят.
Проблеми с производството на водород
Ако водородът срещне кислород, може да се развие експлозивна смес. Други проблеми са, че някои технологии за икономика на водород работят с изкопаеми горива като природния газ. По време на процесите на конверсия може да се получи въглероден диоксид. По този начин една екологично чиста суровина се превръща в малко екологичен краен продукт.
Където се използва водород
Космонавтиката
Цепелините се захранват от водород.
Водородът не само захранва космическите совалки, но и цепелините например. Откакто дирижабълът „Хинденбург“ се разби през 1937 г., много хора се почувстваха неудобно от водорода поради химическата му реактивност. Но без тази реактивност водородът би бил безполезен: Той не би могъл да се превърне в електричество и топлина с помощта на горивна клетка. Но само с тези малки електроцентрали е възможен затворен воден цикъл, с който не се образуват вредни отработени газове.
Кола I: водородни коли
В Германия има само няколко бензиностанции за водород.
В края на 70-те години в германския аерокосмически център е построен един от първите водородни автомобили в Германия - на ръка. Почти всички големи производители на автомобили сега изследват задвижването с водород. Много от тях вече са разработили двигатели, които се захранват с електричество от водород. Работи по следния начин: Ако водачът ускори, горивната клетка преобразува водорода в електричество, което след това се използва за задвижване на електрически мотор. Вместо отработени газове, водата капе от изпускателната тръба във водородните автомобили. Освен това батерията се зарежда при спиране - технология от Формула 1. Той осигурява мощност за стартиране на двигателя и шофиране на къси разстояния. Електродвигателят обикновено се намира под капака, горивната клетка и резервоарите за водород в пода на автомобила. Резервоарите са под високо налягане от около 700 бара. Критиците се оплакват, че много енергия се губи при зареждане на автомобили с водород. До момента в Германия има само няколко съответни бензиностанции.
Auto II: електрически автомобили
В момента електрическите автомобили се търгуват като алтернатива на автомобилите с водород. С тази технология заобикалянето на производството на водород вече не е необходимо и електричеството се зарежда директно в автомобила - с батерия. Това стана по-ефективно и по-евтино през последните години, но електрическите автомобили успяват да пътуват само на кратки разстояния. Ако батерията е празна, тя трябва да бъде включена и не може да се използва поне три часа. Но можете да презаредите и в гаража си у дома. Докато електрическите автомобили са подходящи само за относително къси разстояния и струват значително повече от конвенционалните автомобили, водородните автомобили могат да работят по-дълго, но се нуждаят от специални бензиностанции за водород и все още не са готови за серийно производство.
нагревател
Водородните нагреватели на горивни клетки бяха тествани в полево изпитание. Около 100 домакинства в Германия взеха участие в теста. Предпоставка за отопление с водород е да имате връзка с природен газ в къщата. Защото вместо водород през тръбите идва природен газ. Но преди това да може да се използва в горивната клетка, първо трябва да се преобразува във водород, например чрез риформинг с пара. Водородът се отделя с помощта на пара. Това обаче създава въглероден диоксид, който е вреден за климата!
Отоплението с горивни клетки доставя електричество и топлина, но при нагряване създава само 1,7 киловата. Тъй като това не е достатъчно за отопление през зимата, устройството съдържа и конвенционална горелка на природен газ с мощност от 20 киловата. Предимство за собствениците на жилища обаче е, че те също могат да генерират електричество с отоплителната система, която все още не е готова за серийно производство.
електроцентрала
Има проблем с много възобновяеми енергии: генерираната електроенергия не може да се съхранява дългосрочно. Един от изходите може да бъдат водородните хибридни електроцентрали, в които излишната енергия трябва да се съхранява под формата на водород. Ако е необходимо, водородът може да се превърне обратно в електричество. Ако технологията на водородните автомобили преобладава, водородът, произведен в електроцентралите, също може да бъде транспортиран до бензиностанциите. Но правилната инфраструктура все още липсва.
Недостатък на водородните хибридни електроцентрали е, че те са слабо ефективни: енергията първо трябва да се използва за производство на водород. Около три четвърти от енергията се губи от производството до потреблението.
Електричество вместо водородна икономика?
Алтернативните енергии трябва да се подават директно в електрическата мрежа. При производството на водород се губи много енергия.
Енергийни експерти като Улф Босел виждат отклонение във водородната икономика. Поради големите енергийни загуби при производството на водород, те предполагат, че е по-добре веднага да се премине към електричество. Ако електрическата мрежа беше разширена и колите и електрическите уреди бяха оборудвани с батерии, повече енергия можеше да се съхранява директно в електрическата мрежа и колебанията на мощността можеха да бъдат компенсирани.
Водород в автомобилната индустрия
В Германия има около 100 обществени бензиностанции за водород.
Като енергоносител водородът изглежда има най-голяма вероятност да има бъдеще в автомобилната индустрия. Въпреки това мрежата от бензиностанции за автомобили с водород в Германия все още не е разширена. В сравнение с конвенционалните електрически автомобили, автомобилите с горивни клетки все още спят. Днес транспортният сектор има дял от 30 процента в крайното потребление на енергия и все още е 95 процента на базата на изкопаеми горива. Постоянното преосмисляне на мобилността става все по-спешно по време на глобално затопляне. В
Водород в производството на стомана
Водородът може да направи производството на стомана по-екологично.
Използването на водород в производството на стомана предлага голям потенциал. Според Германската енергийна агенция това би спестило около 95% от емисиите на CO2 в сравнение с конвенционалния метод на доменните пещи.За да отговори на търсенето на зелен водород, Германия ще трябва да разчита на внос от чужбина. Германия може да намери това, което търси, например в Холандия, която иска да се утвърди като износител на водород на световния пазар.