Водневі технології у добувній промисловості – як частина загальносвітової декарбонізації

 

Джерело: ecotechnika.com.ua

 

Небувалий темп розвитку водневих технологій, а саме їх здатність забезпечити значне скорочення вуглецевих викидів, привертає дедалі більше уваги і тепер не лише вчених, а й промисловців усього світу.

Нещодавно світові гірничі гіганти – компанії BHP, Fortescue Metals, Anglo American та інженерно-консалтингова компанія Hatch об’єднались у новий консорціум “Зелений водень” з метою прискорити темпи та розробити технологію здешевлення виробництва відновлюваного водню.

Увага консорціуму спрямована на зелений водень, який отримують за допомогою електролізу, що працює на відновлюваній енергії, на відміну від традиційного способу отримання водню, який використовує вуглецевмісні методи для розщеплення молекул води на водень та кисень.

Одну з фундаментальних ролей у водневій технології відіграє платина як каталізатор в реакції обміну протоновими мембранами (ПЕМ), яка перетворює водень в електрику, а також в електролізери, які можуть переробити морську воду у водень.

Тепер водень може декарбонізувати енергію в цілому, що включає FCEV – електричні транспортні засоби з паливними елементами, які виробляють електроенергію для живлення двигуна, як правило, використовуючи кисень з повітря та стиснений водень. А також забезпечує реальну можливість зменшити споживання дизельного палива та декарбонізувати видобувні роботи шляхом використання паливних елементів для живлення стаціонарного та мобільного гірничодобувного обладнання, транспортних засобів та систем переробки сировини.

Паливні батареї (ПEM), які використовують платинові каталізатори, є модульними паливними елементами для дорожнього транспорту, які можна складати послідовно, для створення більшої потужності при нульових викидах вуглецю та які завдяки високій щільності енергії, що забезпечує водень, можна застосовувати у великогабаритній та енергоємній кар’єрній техніці та шахтному обладнанні.

Першим у цьому напрямку став спільний проект добувної компанії Anglo American та виробника акумуляторних систем Williams Advanced Engineering з розробки водневого вантажного автомобіля. Такі розробки Anglo American розпочала через свої зобов’язання скоротити власні викиди парникових газів на 30% до 2030 року

Джерело: Williams Advanced Engineering

 

Планується, що це буде найбільший у світі вантажний автомобіль, що працює на водневому двигуні, який живиться від водневого модуля паливних елементів (FCEV) в парі з модульною літій-іонною акумуляторною системою Williams. Ця схема замінить існуючий дизельний двигун автомобіля і забезпечить понад 1000 кіловат-годин накопичення енергії.

Переваги даної технології полягають у тому, що водневі машини не використовують двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ). Замість нього в них вбудований так званий паливний елемент (ще відома як паливна комірка). Це електрохімічний пристрій, принцип роботи якого схожий на пристрій батарей, з тією лише різницею, що хімічна речовина, що зберігає енергію, подається ззовні. За своєю суттю водневі машини є різновидом електромобілів, які заряджаються воднем.

Водневий транспорт має дуже високий ККД, до 80% і працює без холостого ходу. Крім того, водень є енергоємним паливом з усіх використовуваних в індустрії – в три рази більше енергетичним ніж вуглеводні. Комбінація всіх перерахованих факторів робить його дуже економним. Одного кілограма вистачає на 100 км ходу легкової машини. Загальний запас ходу легкових машин досягає 500-800 км, що набагато вище будь-який з електричних авто. Навіть більше, заправка водневої машини займає всього 3-5 хвилин, що незрівнянно швидше ніж електромобілі. 

Побічним продуктом реакції водню є чиста вода. Настільки чиста, що її можна пити. Потрібно відзначити, що кількість виробленої води у водневих машин набагато менше, ніж у традиційних дизельних і бензинових, за рахунок дуже високої ефективності паливних елементів.

Очевидно, що з початку ХХІ століття світ активно шукає альтернативу традиційним джерелам енергії та декарбонізація за допомогою впровадження водневих технологій – один із них.

Проте, як нещодавно зазначала НАДПУ, одним із основних недоліків є те, що у процесі традиційного виділення водню із природного газу в атмосферу викидається щороку близько 830 млн тон, що більше, ніж викиди Великої Британії і Індонезії разом узятих .

Тож розробка технологій виробництва “зеленого водню” з використанням джерел відновлювальної енергії являється пріоритетнім напрямком, у якому наша держава може відіграти визначну роль. Насамперед, тому, що ми маємо значний потенціал із створення та розміщення джерел відновлювальної енергетики. Судячи з нещодавно створеного Атласу потенціалу відновлюваної енергетики України, ми можемо у себе розмістити таку кількість відновлюваних джерел, яка дозволить повністю забезпечити себе як країну, не бути залежними від імпорту енергоносіїв, а також закрити третину потреб всіх країн Євросоюзу ( 27 країн, мінімум 7 із них зможемо забезпечити повністю). Україна має другий потенціал серед європейських країн по відновлюваній енергетиці. Тому ми можемо використовувати акваторії наших Азовського і Чорного морів. Азовське – взагалі супер, там глибини до 30 метрів. Це дозволяє встановити таку кількість вітряків, якій може позаздрити навіть Норвегія. А головне – ми вже сполучені з країнами Євросоюзу. У нас спільний кордон. І також – наші електрична і газова системи поєднані в окремих точках.

До цього додаються автомобільне і залізничне сполучення. Тож, ми можемо не тільки успішно виробляти “зелений водень”, а і бути постачальником його, або виробленої воднем енергії до країн Європи .

Крім того, у деяких країнах світу водень навіть видобувають. У 2012 році в Малі була відкрита перша газова свердловина, яка дає не метан, а практично чистий, 98% -й водень, який утворюється в земній корі натуральним чином. Нещодавно були відкриті геологічні формації, які дегазують водень на поверхні Землі в великих обсягах у Росії  і США, і вони проглядаються на всіх континентах.

Приємною новиною є той факт, що в Україні є водневі дегазаційні структури з великим потенціалом. Вчені Національної академії наук України пов’язують можливі родовища водню з базальтовими структурами Рівненської області. Проте, як зазначив академік-секретар Відділення наук про Землю Національної академії наук України Олександр Пономаренко, це питання потребує ретельно геологічного вивчення з бурінням великої кількості свердловин .

Але ж які перспективи зможуть відкритися нам, коли кожен зможе вдома зробити водневу паливну комірку та опалювати будинок…

Малова Марина

Поділитися на facebook
Facebook
Поділитися на twitter
Twitter
Поділитися на linkedin
LinkedIn

Схожі записи

Приватна тяга та залізорудні хаби: світовий логістичний досвід як приклад для українських надрокористувачів і влади

Кілька років тому проєкт Міністерства інфраструктури України з впровадження приватної локомотивної тяги викликав справжню ейфорію серед усіх учасників ринку: від

Читати далі