Почему водородная экономика не имеет смысла

Прочитано: 116 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


В исследовании эксперт по топливным элементам Ульф Боссель объясняет, что водородная экономика — это расточительная экономика. Большое количество энергии, необходимой для выделения водорода из природных соединений (воды, природного газа, биомассы), упаковки легкого газа путем сжатия или сжижения, передачи энергоносителя потребителю, плюс потери энергии при ее преобразовании в полезную электроэнергию с на топливных элементах остается около 25% для практического использования — неприемлемая величина для ведения экономики в устойчивом будущем. Только нишевые приложения, такие как подводные лодки и космические корабли, могут использовать водород.

«Для выделения водорода из природных соединений требуется больше энергии, чем когда-либо может быть получено при его использовании», — объясняет Боссель PhysOrg.com . «Поэтому создание нового химического энергоносителя из природного газа не имело бы смысла, так как это увеличило бы потребление газа и выброс СО 2 . Вместо этого истощающиеся запасы ископаемого топлива должны быть заменены энергией из возобновляемых источников».

Пока ученые со всего мира собирали воедино технологию, Боссель более широко взглянул на то, насколько реалистичным было бы использование водорода для переноса энергии. Его общий энергетический анализ водородной экономики показывает, что высокие потери энергии, неизбежно вытекающие из законов физики, означают, что водородная экономика никогда не будет иметь смысла.

«Преимущества водорода, восхваляемые журналистами (нетоксичность, сжигание воды, обилие водорода во Вселенной и т. д.), вводят в заблуждение, поскольку производство водорода зависит от наличия энергии и воды, которые становятся все более редкими. и могут стать политическими проблемами, как сегодня нефть и природный газ», — говорит Боссель.

«Сейчас в этой сфере много денег, — продолжает он. «Я думаю, что было ошибкой начинать с «Президентской инициативы», а не с такого тщательного анализа, как этот. Огромные суммы денег были выделены слишком рано, и теперь даже хорошие ученые занимаются проституцией, чтобы получить деньги на исследования для своих студентов или лабораторий — в противном случае они рискуют быть уволенными. Но законы физики вечны и не могут быть изменены дополнительными исследованиями, венчурным капиталом или большинством голосов».

Хотя многие ученые, в том числе Боссель, предсказывают, что технология создания водородной экономики находится в пределах досягаемости, ее внедрение никогда не будет иметь экономического смысла, утверждает Боссель.

«На рынке водороду придется конкурировать с собственным источником энергии, т. е. с («зеленой») электроэнергией из сети», — говорит он. «По этой причине создание нового энергоносителя — беспроигрышный вариант. Мы должны решить проблему энергетики, а не проблему энергоносителей».

Расточительный процесс

В своем исследовании Боссель анализирует различные методы синтеза, хранения и доставки водорода, поскольку ни один из них еще не доказал свою эффективность. Во-первых, водород не встречается в природе, а должен быть синтезирован.

«В конечном счете, водород сначала должен быть получен из возобновляемого электричества путем электролиза воды, — объясняет Боссель, — а затем его энергия преобразуется обратно в электричество с помощью топливных элементов, когда он рекомбинируется с кислородом и превращается в воду. Для отделения водорода от воды электролизом требуется огромное количество электроэнергии и значительное количество воды».

Также водород не является источником энергии, а только переносчиком энергии. Как носитель он играет роль, аналогичную роли воды в гидравлической системе отопления или электронам в медной проволоке. При доставке водорода, будь то грузовиком или трубопроводом, затраты на энергию в несколько раз превышают затраты на традиционные энергоносители, такие как природный газ или бензин. Боссель обнаружил, что даже самые эффективные топливные элементы не могут восстановить эти потери. Для сравнения, эффективность «ветер-колесо» у электромобилей как минимум в три раза выше, чем у автомобилей на водородных топливных элементах.

Еще одна головная боль — хранение. При хранении жидкого водорода часть газа должна испаряться из соображений безопасности, а это означает, что через две недели автомобиль потеряет половину своего топлива, даже если он не ездит. Кроме того, Боссель обнаружил, что КПД выход-вход не может быть намного выше 30%, в то время как усовершенствованные батареи имеют КПД цикла выше 80%. Боссель обнаружил, что в любой ситуации подводимая энергия превышает отдаваемую в три-четыре раза.

«Необходимо построить около четырех электростанций на возобновляемых источниках энергии, чтобы доставлять мощность одной станции стационарным или мобильным потребителям с помощью водорода и топливных элементов», — пишет он. «Три из этих заводов вырабатывают энергию для покрытия паразитных потерь водородной экономики, в то время как только один из них производит полезную энергию».

Он показывает, что этот факт нельзя изменить с помощью усовершенствований в технологии. Скорее, эффективность на четверть основана на необходимых процессах водородной экономики и свойствах самого водорода, например его низкой плотности и чрезвычайно низкой температуре кипения, которые увеличивают затраты энергии на сжатие или сжижение и инвестиционные затраты на хранение.

Альтернатива: электронная экономика

С экономической точки зрения расточительный водородный процесс приводит к получению электроэнергии из водорода и топливных элементов, которая стоит как минимум в четыре раза больше, чем электроэнергия из сети. На самом деле электричество можно было бы использовать гораздо эффективнее, если бы вместо этого оно направлялось непосредственно на бытовые приборы. Если бы первоначальное электричество могло подаваться напрямую по проводам, до 90% его можно было бы использовать в приложениях.

«Двумя ключевыми проблемами безопасного и устойчивого энергетического будущего являются сбор энергии из возобновляемых источников и достижение максимальной энергоэффективности от источника до обслуживания», — говорит он. «Среди этих возможностей биометан [который уже используется в качестве топлива для автомобилей в некоторых областях] является важной, но лишь ограниченной частью уравнения энергии. Электричество из возобновляемых источников будет играть доминирующую роль».

Для Босселя это означает сосредоточение внимания на создании эффективной «электронной экономики». В электронной экономике большая часть энергии будет распределяться с максимальной эффективностью с помощью электричества, и можно будет выбрать кратчайший путь в существующей инфраструктуре. На эффективность электронной экономики не влияют никакие расточительные преобразования физической энергии в химическую и из химической в ​​физическую. Напротив, водородная экономика основана на двух таких преобразованиях (электролиз и топливные элементы или водородные двигатели).

«Электронная экономика может предложить самый короткий, самый эффективный и самый экономичный способ транспортировки устойчивой «зеленой» энергии к потребителю», — говорит он. «За исключением биомассы и некоторого количества солнечного или геотермального тепла, ветер, вода, солнечная энергия, геотермальная энергия, тепло от сжигания отходов и т. д. становятся доступными в качестве электричества. Электричество может обеспечивать питание автомобилей, комфортную температуру в зданиях, тепло, свет, связь и т. д.

«В устойчивом энергетическом будущем электричество станет основным энергоносителем. Теперь нам нужно сосредоточить наши исследования на хранении электроэнергии, электромобилях и модернизации существующей инфраструктуры электроснабжения».

Почему водородная экономика не имеет смысла



Новости партнеров