Difficulties in transporting light hydrogen.

23 Apr 2021, 12:35
15m
1223 (Lomonosov st. 9)

1223

Lomonosov st. 9

oral Sustainable cold chains Sustainable cold chains

Speaker

Vladimir Voronov (ITMO University)

Description

Annotation. The paper considers the positive and negative aspects of various methods of transporting hydrogen. Explained the key factors in choosing the method of hydrogen transportation for a specific case.
Keywords: Hydrogen, hydrogen energy, liquefied hydrogen, compressed hydrogen, hydrogen accumulators, hydrogen pastes, methane-hydrogen mixture, hydrogen cells, hydrides, decarbonation, carbon footprint.
Задача по развитию водородной энергетики в РФ закреплена в ключевом отраслевом документе стратегического планирования – актуализированной Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года.
По мнению многих экспертов, к 2050 году доля водорода в мировом энергетическом балансе увеличится в разы. Во многом это связано с развивающимся в мире трендом на декарбонизацию экономики и снижение антропогенного воздействия на окружающую среду. Водородная энергетика рассматривается как одно из ключевых направлений достижения углеродной нейтральности. Водород можно получать низкоуглеродными способами, либо осуществлять улавливание и захоронение углекислого газа. Его использование в качестве энергоносителя не приводит к выбросам парниковых газов.
Уже сейчас мировое производство водорода составляет порядка 80 млн тонн. Однако ключевыми проблемами являются технологии транспортировки и хранения этого элемента.
Существуют различные варианты доставки водорода потребителям:
- в сжатом состоянии по трубопроводу, либо в емкостях под давлением;
- в сжиженном виде в криогенных емкостях;
- в связанном состоянии в жидких носителях;
- в гидридных металлах, либо в металлических пастах и порошках.
Россия обладает стартовыми конкурентными преимуществами развития логистики водородной энергетики: научным заделом в сфере производства, транспортировки и хранения водорода, а также наличием действующей транспортной инфраструктуры. Это может позволить нашей стране в перспективе занять место лидера в сфере производства и поставок водорода на мировой рынок.
Кроме того, РФ обладает огромными запасами природного газа, получение водорода из которого в настоящее время, является наиболее дешевым. А перспективная технология пиролиза метана позволяет производить водород абсолютно без выбросов углекислого газа, получая в процессе производства чистый твердый углерод, который также может быть использован в промышленности.
Если природный газ разбавлять примерно на 20% водородом, то существует возможность транспортировать эту метано-водородную смесь по имеющимся газопроводам. Примеры существуют уже сейчас в Германии, Англии и ЮАР.
Подобный сценарий рассматривают и США, в которых частный бизнес надеется, что сможет использовать существующую инфраструктуру для поставок водорода. Компании уже рассматривают свою газовую сеть как энергетическую систему, которая доставляет определенные молекулы потребителям, и к 2050 году источником этих молекул будет водород.
Подобными вопросами задается (пока без ответа) и группа компаний ПАО «Газпром», имеющая разветвленную сеть газопроводов за рубежом. Общая протяженность газопроводов только в РФ составляет почти 182 тыс. километров. Но при всех вопросах, этот способ транспортировки является самым объемным.
В сжатом виде водород может поставляться в специальных высоконапорных емкостях, как на малые, так и на большие расстояния. Но этого способы есть существенные недостатки: малые количества транспортируемого водорода (относительно альтернативных видов топлив) и необходимы для этого высокие давления (свыше 700 атмосфер).
Еще один хороший способ — в связанном жидком виде, например, в виде аммиака. Он содержит много водорода и может экспортироваться в жидком виде как в емкостях, так и по трубопроводам. Подобный опыт уже у России есть. К тому же, к именно к этому способу транспортирования водорода в виде метанола, аммиака и циклогексана уже проявляют интерес партнеры из стран АТР.
Менее реалистичным способом транспортирования, но перспективным способом хранения выглядит закачивание водорода в гидриды. Данные металлы имеют большой объем и вес (в отношении к другим способам перемещения водорода), но инновационные способы создания водородных паст и порошков предлагаются уже некоторыми научными школами и производителями.

Position of speaker Доцент
Affiliation of speaker ORCID: 0000-0002-4105-0739
Publication Impact Factor journals

Primary author

Vladimir Voronov (ITMO University)

Presentation Materials