Жидкий водород – Инновационные системы хранения должны обеспечивать сорокакратное увеличение емкости и 80-процентное снижение затрат.
В настоящее время жидкий водород транспортируется и хранится с использованием шаровых накопителей. Однако они не являются оптимальными для крупномасштабного использования. Поэтому европейский консорциум, возглавляемый Федеральным институтом исследований и испытаний материалов (BAM), работает над новой, революционной концепцией хранения. Цель состоит в том, чтобы увеличить вместимость подходящих контейнеров в сорок раз при одновременном снижении затрат на 80 процентов.
Жидкий водород (LH2) транспортируется и хранится при температуре минус 253 градуса Цельсия, поскольку в этом случае он обладает особенно высокой плотностью энергии. Из-за чрезвычайно низких температур теплоизоляция особенно важна. До сих пор большие резервуары для хранения LH2 проектировались аналогично небольшим резервуарам для сжиженного природного газа: они имеют сферическую форму, чтобы лучше выдерживать давление и минимизировать потери при хранении. Они также имеют двойную стенку, которую сложно изготовить и которая служит теплоизоляцией.
Однако шаровые накопители имеют ряд недостатков, которые делают их непригодными для крупномасштабного использования в водородной экономике:
- В настоящее время их вместимость ограничена максимум примерно 5000 кубометрами. Однако в будущем для жидкого водорода потребуются резервуары по меньшей мере в десять-сорок раз большего объема, как на судах, так и для стационарного хранения. Соответствующее масштабирование резервуаров является сложной задачей и сопряжено с техническими рисками.
- Сроки изготовления шаров для хранения в настоящее время очень велики и составляют более года, поскольку многие процессы основаны друг на друге и, следовательно, должны выполняться последовательно.
- При масштабировании до требуемых размеров хранилища в 50 000-200 000 кубических метров наружный изоляционный слой из полиуретана должен был бы иметь длину в несколько метров.
В рамках проекта “NICOLHy” BAM совместно с четырьмя европейскими партнерами исследует новые типы хранилищ жидкого водорода. Принцип термоизоляции VIP (VIP=Вакуумная изоляционная панель, по-немецки: вакуумная изоляционная панель) впервые тестируется для хранения водорода. Это известно, среди прочего, по изоляции зданий. При использовании VIP-изоляции потери холода или подвод тепла сводятся к минимуму за счет двойной стенки с вакуумом и наполнителя, изготовленного из высокопористого порошка. Вакуум и наполнитель работают сообща и гарантируют, что в целом тепло практически не поступает.
Такая конструкция позволяет обеспечить достаточную теплоизоляцию от проникновения тепла извне благодаря VIP-изоляции толщиной всего в два сантиметра. Еще одно преимущество: Резервуары могут быть выполнены прямоугольными и, например, могут быть установлены в внутри судна. По сравнению с предыдущими системами хранения шаров, пространство для загрузки может быть использовано оптимально.
Роберт Эбервайн, эксперт по резервуарам для опасных грузов в BAM, который координирует проект ЕС, сказал:
"Первоначальные результаты показывают, что принцип изоляции VIP может успешно использоваться для хранения жидкого водорода. В целом, емкость может быть увеличена почти вдвое по сравнению с хранилищем шариков, производственные затраты могут быть снижены на 80 процентов при одновременном повышении энергоэффективности и безопасности. В рамках проекта мы продолжим исследовать такие аспекты, как экологичность, экономическая эффективность и безопасность. Технология модульного хранения могла бы значительно ускорить внедрение жидкого водорода в энергетическую промышленность Германии и Европы."
Помимо BAM, в консорциуме проекта участвуют Болонский университет, Немецкий аэрокосмический центр, Норвежский университет естественных наук и технологий и Национальный технический университет Афин.
Инновационные системы хранения жидкого водорода должны обеспечить увеличение емкости в сорок раз и снижение затрат на 80 процентов.