През последните години страните по света насърчават развитието на водородната енергетика с безпрецедентна скорост. Според доклад, публикуван съвместно от Международната комисия по водородна енергия и McKinsey, повече от 30 държави и региони са публикували пътна карта за развитие на водородната енергетика, а глобалните инвестиции в проекти за водородна енергия ще достигнат 300 милиарда щатски долара до 2030 г.
Водородната енергия е енергията, освобождавана от водорода в процеса на физични и химични промени. Водородът и кислородът могат да бъдат изгаряни за генериране на топлинна енергия, а също така могат да бъдат преобразувани в електричество чрез горивни клетки. Водородът не само има широк спектър от източници, но също така има предимствата на добра топлопроводимост, чистота и нетоксичност, както и висока топлина на единица маса. Топлинното съдържание на водород при същата маса е около три пъти по-голямо от това на бензина. Той е важна суровина за нефтохимическата промишленост и гориво за аерокосмически ракети. С нарастващия призив за справяне с изменението на климата и постигане на въглероден неутралитет, се очаква водородната енергия да промени човешката енергийна система.
Водородната енергия е предпочитана не само заради нулевите си въглеродни емисии в процеса на освобождаване, но и защото водородът може да се използва като носител на енергия, за да компенсира нестабилността и непостоянството на възобновяемата енергия и да насърчи мащабното ѝ развитие. Например, технологията „електричество в газ“, насърчавана от германското правителство, е за производство на водород за съхранение на чиста електроенергия, като вятърна и слънчева енергия, която не може да се използва навреме, и за транспортиране на водород на дълги разстояния за по-нататъшно ефективно използване. В допълнение към газообразното състояние, водородът може да се появи и като течен или твърд хидрид, който има различни режими на съхранение и транспорт. Като рядка „куплантна“ енергия, водородната енергия може не само да реализира гъвкаво преобразуване между електричество и водород, но и да изгради „мост“ за осъществяване на взаимовръзката между електричество, топлина, студ и дори твърди, газови и течни горива, така че да се изгради по-чиста и ефективна енергийна система.
Различните форми на водородна енергия имат множество сценарии на приложение. До края на 2020 г. глобалната собственост на превозни средства с водородни горивни клетки ще се увеличи с 38% в сравнение с предходната година. Мащабното приложение на водородната енергия постепенно се разширява от автомобилната област към други области като транспорт, строителство и промишленост. Когато се прилага за железопътен транспорт и кораби, водородната енергия може да намали зависимостта на транспорта на дълги разстояния и големи товари от традиционните горива от петрол и газ. Например, в началото на миналата година Toyota разработи и достави първата партида системи с водородни горивни клетки за морски кораби. Приложена за разпределено производство, водородната енергия може да осигурява енергия и топлина за жилищни и търговски сгради. Водородната енергия може също така директно да осигури ефективни суровини, редуциращи агенти и висококачествени източници на топлина за нефтохимическата, черната и стоманодобивната, металургичната и други химически индустрии, като ефективно намалява емисиите на въглерод.
Въпреки това, като вид вторична енергия, водородната енергия не е лесна за получаване. Водородът съществува главно във вода и изкопаеми горива под формата на съединения на земята. Повечето от съществуващите технологии за производство на водород разчитат на изкопаема енергия и не могат да избегнат въглеродните емисии. В момента технологията за производство на водород от възобновяема енергия постепенно се развива и водород с нулеви въглеродни емисии може да се произвежда чрез производство на електроенергия от възобновяема енергия и електролиза на вода. Учените също така изследват нови технологии за производство на водород, като слънчева фотолиза на вода за производство на водород и биомаса за производство на водород. Очаква се ядрената технология за производство на водород, разработена от Института за ядрена енергия и нови енергийни технологии към университета Цинхуа, да започне да се демонстрира след 10 години. Освен това веригата на водородната индустрия включва съхранение, транспорт, пълнене, приложение и други звена, които също са изправени пред технически предизвикателства и ограничения на разходите. Вземайки за пример съхранението и транспортирането, водородът е с ниска плътност и лесно изтича при нормална температура и налягане. Дългосрочният контакт със стомана ще причини „водородно крехкост“ и ще я повреди. Съхранението и транспортирането са много по-трудни, отколкото при въглищата, петрола и природния газ.
В момента много страни са в разгара си на изследванията по всички аспекти на новия водород, като техническите трудности са в процес на преодоляване. С непрекъснатото разширяване на мащаба на производството на водородна енергия, съхранението и транспортната инфраструктура, цената на водородната енергия също има голям потенциал за спад. Проучванията показват, че се очаква общите разходи за веригата на водородната енергетика да намалеят наполовина до 2030 г. Очаква се развитието на водородното общество да се ускори.
Време на публикуване: 30 март 2021 г.