Серия публикаций, посвященная кратким обзорам разработок по водородной энергетике в странах мира (первое приближение). Китай.
1. Схема получения и направления использования водорода
В Шанхайском университете (институт холода и криогеники, г.Шанхай) оценена эффективность систем производства электролизного водорода с использованием электроэнергии от:
- возобновляемых источников энергии (солнечные батареи и ветрогенераторы);
- энергосистемы.
На рисунке представлена схема получения и использования водорода.
Водород получают электролизом воды при давлении 3 МПа и температуре 80°С. КПД электролизеров 73,5%. Затем его сжимают и хранят в стальных композитных резервуарах под давлением 25 МПа. КПД топливных элементов и ДВС 55 и 48% соответственно. Чистота получаемого водорода 99,9%об.
Использование водорода рассматривается по трем направлениям:
- товарная продукция (Path 1);
- использование в топливных элементах с твердо-полимерной мембраной (Path 2);
- сжигание в двигателе внутреннего сгорания (Path 3).
2. Результаты оценки себестоимости получения водорода
Выполнена оценка себестоимости получаемого водорода в зависимости от цены на электроэнергию. Так, при использовании электроэнергии от энергосистемы себестоимость водорода по варианту 1 (Path 1) и себестоимость произведённой электроэнергии по вариантам 2 и 3 составляет, соответственно:
- 0,97 долл./кг,
- 0,1226 долл./кВт·ч
- 0,1265 долл./кВт·ч
При использовании электроэнергии от возобновляемых источников (децентрализовано) по вариантам 1, 2 и 3 стоимость составляет, соответственно:
- 1,5389 долл./кг,
- 0,1273 долл./кВт·ч
- 0,1384 долл./кВт·ч.
Средняя розничная цена на водород в Китае составляет 4,2 долл./кг H2, поэтому вариант 1 представляется экономически выгодным.
Снижение стоимости оборудования, повышение чистоты водорода для увеличения розничной цены и повышение электролитической эффективности получения водорода имеют решающее значение и будет разрабатываться в перспективе.
Заключение
В приоритете получение водорода электролизом воды. Из направлений использования водорода это:
- товарная продукция
- в топливных элементах, либо сжигание в ДВС.
Конечно, использование электроэнергии от энергосистемы более экономически выгодно, что и очевидно по себестоимости получаемого водорода, поскольку здесь возможно потребление невостребованной электроэнергию в ночное время на более выгодных условиях, чем в дневное время из-за обеспечения постоянства загрузки генерирующих мощностей. Поскольку в любом случае разгрузка электростанций крайне экономически невыгодна и станциям будет гораздо выгоднее все же продать электроэнергию в ночное время, пусть даже по себестоимости, если придется.