Зеленый и низкоуглеродистый водород в энергетическом переходе

https://www.lifegate.it/idrogeno-verde-transizione-energetica

07-10-2024 |
italia |
società |
attualità |

Что подразумевается под зеленым и низкоуглеродистым водородом и почему он играет центральную роль на пути перехода к модели устойчивого роста.Давайте узнаем его применение

Интерес к потенциалу водорода сейчас высок, но кажется, что его использованию особенно благоприятствует исторический момент.Политическая, институциональная и промышленная воля ускорить переход к более устойчивая экономика внимательны к использованию и потреблению ресурсов, влиянию на окружающую среду и на людей.

Водород — носитель, а не источник энергии.Это означает, что его нет в природе, если он не связан с другими элементами, такими как вода, и он должен производиться из других источников энергии.Чтобы лучше понять, как он может сыграть поистине стратегическую роль в декарбонизации наших обществ, нам необходимо понять, как можно производить водород и каковы его возможности использования.

Как производят водород

Водород может быть производится разными способами и каждый соответствует разной доле выбросов.Ниже приведен полезный словарь:

Водород, полученный с помощью электричества или низкоуглеродистый (водород на основе электричества или низкоуглеродистый водород):в этом случае водород получают из воды электролизом использование электроэнергии, которая сейчас производится в основном из ископаемого топлива.Этот процесс происходит при наличии очень высоких температур, речь идет о сотнях градусов, и, следовательно, потребление энергии очень велико.Низкоуглеродистый водород получают также путем риформинга биогаза, т.е. когда газовая смесь монооксида углерода и водорода получается в результате трансформации углеводорода с высокой теплотворной способностью.Наконец, посредством биохимической конверсии биомассы.
Если энергия производится из возобновляемых источников, мы говорим о возобновляемый водород или зеленый водород (возобновляемый водород или чистый водород).В последнем случае выбросы парниковых газов близки к нулю.
Водород, получаемый из отходов (циркулярный водород):Циклический водород, производимый в результате синергии сектора, занимающегося утилизацией и утилизацией отходов, и сектора химической промышленности, является одной из форм низкоуглеродистого водорода.С помощью технологии переработки отходов в химию, процесса частичного окисления неперерабатываемых отходов, можно получить синтез-газ, также называемый циркулярным газом.Последний может быть использован в качестве основы для производства водорода, определяемого как «циркулярный», поскольку он получается в результате химической конверсии бывших в употреблении материалов, которые таким образом восстанавливаются, в то же время избегая их захоронения на свалке или путем сжигания.
Водород, полученный из ископаемых источников (ископаемый водород):указывает на производство водорода из ископаемого топлива путем риформинга природного газа или газификации угля.Это две наиболее сильно излучающие формы водорода, традиционно известные как серый водород и черный водород.
Водород, полученный из ископаемых с помощью улавливания углерода или низкоуглеродистый (ископаемый водород с улавливанием углерода или синий водород):если описанный выше процесс объединить с системой улавливания до 90 процентов углерода, получается форма водорода, менее эмиссионная, чем серый водород, но не такая полезная, как зеленый водород.Технологии производства электрического синего водорода доступны на рынке.Их архитектура аналогична традиционному паровому риформингу, к которому, однако, добавляется использование электричества для питания эндотермических реакций парового риформинга метана и системы улавливания CO2.
Синтетическое топливо, полученное из водорода (синтетическое топливо на основе водорода):это синтетические топлива, полученные из водорода, такие как синтетический керосин для авиации, синтетическое дизельное топливо для автомобилей или, опять же, различные молекулы, используемые в химии и удобрениях.

Традиционно используются термины зеленый, синий и серый водород чтобы указать, соответственно, водород, произведенный возобновляемая энергия, с улавливанием углерода и из ископаемое топливо.

energie rinnovabili e idrogeno verde — Если используемая электроэнергия производится из возобновляемых источников, водород считается зеленым © NanoStockk/iStockphoto

Почему Евросоюз делает упор на водород

Этот перевозчик считается Европейская комиссия столп устойчивого экономического перезапуска с COVID-19.Мало того, он считается ключевым фактором на пути энергетического перехода для выполнения обязательств, взятых на себя в 2015 году с подписаниемПарижское соглашение и достижение климатической нейтральности к 2050 году, т.е. баланса между выбросами и поглощением углерода.В Глобальный прогноз по возобновляемым источникам энергии 2020, Ирена По оценкам, для достижения целей, установленных Парижским соглашением, 8 процентов потребляемой на планете энергии должно будет производиться с использованием водорода.

Зеленый водород, 3 фазы роста

Чтобы он мог играть по-настоящему стратегическую роль на пути энергетического перехода, его производство должно осуществляться с использованием возобновляемых источников энергии.Таким образом, настоящая цель — увеличить производство зеленого водорода.С этой целью, рекомендует европейский исполнительный директор, необходимо будет разработать масштабные проекты, широкого масштаба, чтобы снизить себестоимость продукции и сделать ее более удобный.

Для построения динамичной экосистемы Комиссия предлагает рост в три этапа:

первая фаза:установить 6 ГВт электролизеров к 2024 и производить до 1 миллион тонн зеленого водорода;
второй этап:установить 40 ГВт электролизеров к 2030 и производить до 10 миллионов тонн;
третий этап:благодаря развитию масштабных проектов зеленый водород должен достичь срок погашения между 2030 и 2050 годами, одновременно с массовым производством возобновляемой энергии.

Применение водорода

Для ускорения исследований и применения водородных технологий, так называемых водородная долина, название, напоминающее имя знаменитой Силиконовой долины.Это географически разграниченные территории, которые возникнут по всему миру для реализации и тестирования инфраструктуры, предназначенной для транспортной энергетики, отопления жилых и промышленных помещений и балансировки энергосетей.В рамках европейского проекта Ipcei Hy2Use, Итальянской компании NextChem был предоставлен безвозвратный вклад в размере 194 миллионов евро на разработку установки по переработке водорода в отходы.На начальном этапе ожидается производство 1500 тонн в год водорода и 55 тысяч тонн в год этанола.Производство водорода будет расти в соответствии с развитием спроса — до 20 тысяч тонн в год.Проект представляет собой водородную долину в Риме, которая станет первым технологическим инкубатором промышленного масштаба для развития национальной цепочки поставок по производству, транспортировке, накоплению и использованию водорода.Циркулярный водород имеет конкурентоспособную стоимость по сравнению с серым водородом, что может способствовать его более широкому внедрению.

В краткосрочной перспективе возобновляемый и низкоуглеродистый водород сможет найти легкое применение в нефтеперерабатывающие заводы, на производственных предприятиях г. аммиак И удобрения.Среди них проект Madoqua, в рамках которого компания NextChem получила предварительную поставку инжиниринговых услуг, которая предполагает производство зеленого аммиака и его транспортировку в Северную Европу.Кроме того, его также можно применять в энергоемкие отрасли, например сталь или химическая продукция, в морской и тяжелый транспорт, на резине или железе, что способствует сокращению выбросов.

Для них водородные топливные элементы нам придется подождать, но и программа финансирования Horizon Europe, и совместный проект по топливным элементам и водороду направлены на ускорение технологического лидерства Европы.

Транспорт и накопление

Хранение водорода может быть физическим (в баллонах под давлением) или химическим, то есть путем связывания водорода в жидкие и стабильные химические соединения, которые можно легче транспортировать.Водород можно транспортировать чистый или смешанный, соответствовать газообразный или жидкий, вдоль газовой сети или с грузовыми автомобилями или судами, пришвартованными к терминалам СПГ.Следует отметить, что смешивание снижает ценность водорода, а также меняет качество потребляемого природного газа.В этом случае возникает риск фрагментации рынка, если при проектировании инфраструктуры и приложений для конечного пользователя будут приняты разные стандарты.С другой стороны, это самое удобное решение на данный момент:предполагает реконверсию газовой инфраструктуры, чтобы иметь возможность распределять, хранить и поставлять большие объемы водорода, потенциально на большие расстояния.

Носитель может быть сохранен для покрытия пикового спроса и гарантии надежная поставка энергии.А также дать гибкость в сеть и отдать предпочтение так называемому совокупность секторов, то есть интеграция электрических и газовых сетей.Проектирование инфраструктуры для пропуска водорода станет возможным только после анализа типа производства, спроса и транспортных затрат, а также в свете продолжающегося в настоящее время пересмотра положения о трансъевропейские энергетические сети (Тен-Э).

Сколько стоит зеленый водород

Чтобы получить более широкое применение, зеленый водород должен стать более удобный.Сегодня это не так:он стоит от 2,5 до 5,5 евро за килограмм по сравнению с 2 евро за килограмм синего и 1,5 евро за серый.Значения указаны в отчете Будущее водорода Международного энергетического агентства (МЭА) и основаны на стоимости электроэнергии от 35 до 87 евро за мегаватт-час (МВтч).Цифры, отражающие продолжение колебание цен на сырье объемы производства водорода резко возросли из-за сильной атмосферы неопределенности, продиктованной постоянными изменениями, влияющими на геополитический и энергетический сценарий.

В любом случае одно остается неизменным:цена на возобновляемый водород упадет, если производство за счет электроэнергии увеличится электролизеры и доступ к недорогая возобновляемая энергия.Цель сообщества — достичь уровня 1,8 евро за килограмм к 2030 году.Возможность калибровать инвестиции поэтому частные предприятия будут приоритетом.В этом смысле привержены 190 руководителей такого же числа всемирно известных компаний, входящих в составМеждународный водородный совет и многие представители институтов, отраслей и гражданского общества, которые присоединяются кЕвропейский альянс чистого водорода (Альянс чистого водорода), запущенный в один день со Стратегией по реализации ее целей.

Сегодня в Европейском Союзе около 280 компаний, 60 процентов из которых являются малыми и средними предприятиями, работают над производством и поставкой электролизеров, и в разработке находится более 1 гигаватта (ГВт).Общая производственная мощность Европы в настоящее время составляет менее 1 ГВт в год.Целью европейской промышленности является достижение 40 ГВт электролизеров к 2030 году в Европе и столько же в экспортных зонах ЕС.Приведем практический пример: при электролизе мощностью 1 МВт за 24 часа производится 400 кг зеленого водорода, а с одним кг водорода автомобиль может проехать 100 км.

Внутреннее исследование европейского руководителя, Производство водорода в Европе:Обзор затрат и ключевых преимуществ, поясняет, что к 2030 году строительство электролизеров должно будет поглотить от 24 до 42 миллиардов евро.Их необходимо будет подключить к 80-120 ГВт производственных мощностей ветровой и солнечной фотоэлектрической энергии, а также дополнительно 220-340 миллиардов евро. 11 миллиардов они будут использоваться для модернизации (технический термин, обозначающий адаптацию) установок с системами улавливания и хранения углерода.Другие 65 миллиардов они будут предназначены для транспортировки, распределения и хранения на носителе.Установка 400 новых заправочных станций по сравнению с примерно 100 существующими сегодня может потребовать ресурсов, варьирующихся от 850 и 1 млрд евро.

Как стимулировать спрос на водород

Европейская комиссия хочет сопоставить увеличение поставок возобновляемого и низкоуглеродистого водорода с увеличением запрос.Это потребует широкой доступности сырья в соответствии с Планом действий по важнейшему сырью (План действий по сырью), который хочет уменьшить зависимость Европы от третьих стран и диверсифицировать свои поставки.И это потребует реализации нового Плана действий по циркулярной экономике (План действий по экономике замкнутого цикла), чтобы стимулировать более замкнутую экономическую модель, которая уважает окружающую среду и здоровье человека.

Поэтому они будут необходимы политика поддержки.Правительство рассматривает различные варианты, в том числе введение минимальные квоты возобновляемого водорода (в том числе низкоуглеродистого) или его производных в конкретных секторах.Или принятие порога или одного общий стандарт по выбросам углерода для содействия производству водорода с низким или нулевым воздействием.

Благоприятная политическая основа найдет благодатную почву в Европейская директива по возобновляемым источникам энергии и вСистема торговли выбросами, система торговли выбросами Союза.К ним добавляются Целевой климатический план до 2030 года, план по сокращению выбросов парниковых газов на 55 процентов по сравнению с доиндустриальным уровнем, а также Промышленная политика, сюжет промышленной стратегии.Готовы поддержать это будут финансовые инструменты Следующее поколение ЕС.

В целом, эта сложная структура регулирования направлена на оказание дифференцированной поддержки, принимая во внимание тип производимого водорода, технологической зрелости отдельных государств-членов.Не забывая гарантировать совместимость рынков чистого водорода, для которого могут потребоваться трансграничные эксплуатационные правила или общие стандарты качества, касающиеся чистоты или пороговых значений содержания загрязняющих веществ.

Гарантия происхождения возобновляемого водорода

В июне 2020 года Европейский Союз запустил схему сертификация и гарантия происхождения водорода произведено с использованием возобновляемых источников энергии.Т'объявление Европейского комиссара по энергетике Кадри Симсон, во время цифрового мероприятия, состоявшегося 12 февраля прошлого года «Водородная конференция Центральной и Восточной Европы», подтверждает принятые на данный момент обязательства.Некоторые меры также ожидаются в июне. Подходит для 55 лет, пакет, с помощью которого Европа стремится сократить выбросы парниковых газов на 55 процентов к 2030 году, среди столпов Европейская зеленая сделка.

Водород в ПНРР

Почти все государства-члены включили водород в свои Национальный план энергетики и климата (Пнец), с помощью которых они устанавливают цели энергоэффективности, возобновляемые источники и сокращение выбросов углекислого газа.В этом смысле полезно делиться идеями на платформе. ХайНет разработан Генеральным директоратом по энергетике исполнительной власти Европы.

В Национальный план восстановления и устойчивости (Pnrr) Водород рассматривается как ключевой элемент, помогающий декарбонизировать отрасли, в которых трудно сократить выбросы углекислого газа, так называются отрасли, характеризующиеся высокой энергоемкостью и не имеющие масштабируемых вариантов электрификации.К ним относятся основные химические отрасли, такие как производство аммиака и метанола, а также нефтепереработка, сталь и стекло.В частности, водород относится к Миссия 2, Компонент 2 M2C2 – Возобновляемые источники энергии, водород, сети и устойчивая мобильность, на которые правительство выделило в общей сложности 59,46 миллиарда евро.В частности, наибольшие ресурсы предназначены для содействия использованию водорода в секторах. трудно ослабить (2 млрд евро), до производства водорода в заброшенные промышленные районы (500 миллионов) и эксперименты с водородом для железнодорожный транспорт (300 миллионов).

Летом 2022 года Министерство экологического перехода выделило 110 миллионов из 160 миллионов, ожидаемых на инвестиции в исследования и разработки в области водорода. План оперативных исследований (ПОР).План разработан ENEA, которому принадлежит основная часть средств (75 миллионов) в сотрудничестве с CNR и RSE, и будет сосредоточен на всей цепочке создания стоимости перевозчика:производство, хранение, распределение и конечное использование, на которые будет выделено различное количество ресурсов.К 2025 году ожидаемые результаты исследовательской деятельности, связанной с производством водорода из возобновляемых источников и сетевой электроэнергией для сокращения выбросов газов, изменяющих климат, будут переданы итальянской промышленности, чтобы ускорить переход страны к «зеленой» энергии.

Для 14 стран водород является решением альтернативной инфраструктуры.26 подписали политический документ Водородная инициатива, во время неформальной встречи министров энергетики, состоявшейся в Линце, Австрия, уже в сентябре 2018 года.

С 2021 по 2027 год они смогут воспользоваться ресурсами, выделенными в рамкахЕвропейский фонд регионального развития и Фонд сплочения, которые стимулируют передачу технологий, государственно-частное партнерство и пилотные проекты по разработке инновационных решений в области возобновляемых источников энергии и низкоуглеродного водорода.

В заключение, водород предложит отличная возможность восстановить здоровье Европейского Союза и создать альянсы для диверсификации и обеспечения безопасности поставок энергоносителей.Среди возможных партнеров: Австралия, Канада, Норвегия, Южная Корея и, прежде всего, Северная Африка из-за его географической близости и богатого потенциала с точки зрения роста возобновляемых технологий.Не забывая об инновациях, продвигаемых в Япония или в Соединенные Штаты, например.Поскольку рынок водорода является зарождающимся, Комиссия разработает систему сделок с водородом в евро, тем самым помогая укрепить роль валюты в устойчивой торговле энергией.

Лицензировано под: CC-BY-SA