Франция И План По Внедрению Водорода

Водород, известный своими свойствами в нефтяной и химической промышленности, представляет большой энергетический интерес в 21 веке. Сегодня мало эксплуатируемый, он предлагает решения для производства энергии, ее хранения, а также мобильности.

У него много преимуществ, особенно в экономическом и экологическом плане. Обезуглероженное производство благодаря технологическому прогрессу электролиза обеспечивает большую совместимость с целями Франции в отношении выбросов парниковых газов, загрязняющих веществ и сокращения потребления ископаемой энергии.

Эти цели, вытекающие из закона об энергетическом переходе для экологически чистого роста, заключаются в увеличении доли возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии до 32% и доли возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии до 40%.

Закон об энергетическом переходе также требует сокращения потребления ископаемого топлива на 30% в 2030 году и декарбонизации 10% газа.

Для достижения этих целей в рамках непрерывного энергетического перехода к углеродной нейтральности к 2050 году водород является одним из основных направлений развития.

Этот план основывается на возможностях французской промышленности по производству водорода, а также на ее преимуществе и компетентности в разработке экономически выгодных видов использования, совместимых с экологическими целями, в частности, для внутреннего автопарка, а также для хранения возобновляемой энергии в газовой сети.

Этот план идеально соответствует государственной стратегии и ППЭ (Многосторонней энергетической программе) на период 2019-2028 годов, а также объединяет ППЭ, осуществляемые для территорий, не подключенных к городской сети.

Сегодня несколько территорий определены как приоритетные для экспериментов и развития в области хранения энергии, в частности водорода, в связи с целью энергетической автономии в 2030 году в районах, не связанных между собой (ZNI), и сильными потребностями в гибкости сети.

Что такое водород и какова его задача?

Из всех химических элементов водород является самым простым, его атом состоит только из протона и электрона. Это самый маленький химический элемент и самый распространенный элемент во Вселенной, 75% по массе и 92% по количеству атомов, он является основным компонентом звезд и особенно Солнца. Известный как носитель энергии, водород позволяет переносить энергию из точки A в точку B.

Единственная проблема заключается в том, что на Земле он не существует в чистом виде.

Поэтому на промышленном уровне существуют различные формы водорода.

Серый водород получают из ископаемого топлива, углеводородов, угля и/или природного газа.

В случае с газом он преобразуется с помощью процесса парового риформинга. Производство серого водорода загрязняет окружающую среду, выделяя CO2, но все еще широко распространено в нефтепереработке или производстве аммиака и удобрений.

Существует также «голубой» водород, который производится так же, как и серый, но с системой улавливания CO2, который можно повторно использовать или хранить. Сегодня он рассматривается как развивающийся производственный процесс.

И, наконец, «зеленый» водород, который считается «чистым», поскольку производится из возобновляемых источников энергии.

Проблема в том, что 95% водорода в настоящее время производится из загрязняющего окружающую среду ископаемого топлива.

Как производиться водород?

Водород можно получить с помощью двух процессов:

Риформинг (или испарение) — Сегодня около 95% дигидрогена производится из ископаемого топлива путем риформинга. Этот процесс широко используется для производства водорода. Эта химическая реакция разрушает молекулы углеводородов под действием тепла (от 700°C до 1100°C) с выделением дигидрогена. К сожалению, такая форма производства способствует глобальному потеплению, поскольку при этом выделяется углекислый газ (CO2), основной газ, ответственный за парниковый эффект.

Электролиз — электрический ток подается в воду, вызывая диссоциацию атомов между кислородом и двумя атомами водорода: это и есть дигидроген, который будет восстановлен.

Водород: энергия, подобной которой нет

Потребление энергии без прямого выброса парниковых газов — одно из преимуществ использования водорода. Его химические свойства представляют большой энергетический интерес, поскольку после производства его можно хранить, транспортировать и использовать.

Энергия, содержащаяся в водороде, может быть извлечена двумя способами: путем его сжигания или с помощью топливного элемента.

Как энергоноситель, который теперь можно эксплуатировать, водород может быть использован многими другими способами:

При сгорании водорода выделяется большое количество энергии, которая может быть использована для производства тепла или электричества.

Молекула дигидрогена H2 может быть произведена из возобновляемых источников энергии, что позволяет сократить выбросы парниковых газов.

Сжигание водорода полностью декарбонизировано и, таким образом, становится альтернативой ископаемому топливу, которое выделяет CO2.

Водородные баллоны можно легко хранить, и они являются массовым и эффективным решением для хранения энергии.

Несмотря на то, что использование водорода имеет много преимуществ, оно все еще требует некоторых инноваций для преодоления следующих проблем:

• Производство водорода требует слишком много энергии (особенно для его декарбонизированного производства);
• Его хранение требует большого количества энергии для его сжатия;
• Затраты на этот вид производства высоки и требуют значительных инвестиций;
• Из-за своей воспламеняемости водород требует соблюдения мер предосторожности при его использовании.

Все эти проблемы показывают, что использование водорода по-прежнему требует больших инвестиций, чтобы его выход был ощутимым и действительно выгодным.

Водород можно использовать в различных целях: преобразовывать в электричество, тепло или кинетическую энергию.

Его применение возможно в стационарных, промышленных и мобильных установках, т.е. он может использоваться как химическое соединение, как движущая сила или как электричество.

Однако для его преобразования требуется преобразователь энергии, обычно называемый «водородным топливным элементом».

Водород во Франции

Как мы видели, полезная энергия, содержащаяся в водороде, появляется в процессе его производства и хранения.

Существует два способа извлечения этой энергии:

• Либо сжигая его, и в этом случае при сгорании выделяется в 3 раза больше энергии, чем при сгорании бензина при эквивалентном весе потребления.
• Либо с помощью топливного элемента, который вырабатывает электричество после подачи воздуха на H2 в ячейке.

При этих двух способах производства отброшенные отходы — это только вода.

Способы производства позволяют использовать его по-разному:

• смешивание с метаном в газовой сети для производства тепла, в качестве топлива в электромобиле через топливный элемент, в электрической сети.
• С другой стороны, химические свойства водорода позволяют использовать его в переработке углеводородов, производстве удобрений и химической промышленности.
• Его также можно использовать в качестве сырья, смешивая с CO2 при производстве синтетического метана, и использовать как газ, идентичный природному газу.

Сегодня водород стал по сути промышленным рынком и является продуктом, используемым как в нефтяной, так и в химической промышленности: его объем оценивается в 60 Мт во всем мире и почти в 1 Мт на французском рынке. Производство водорода во Франции составляет 900 000 тонн в год.

Большая часть промышленного рынка приходится на десульфурация нефтяного топлива (60%), синтез аммиака для удобрений (25%) и для химической промышленности (10%).

Водород ответственен за выброс 11,5 млн тонн CO2 во Франции (3% национальных выбросов), поскольку 94% его производится из ископаемого топлива (газ, уголь, углеводороды).

Инновации и технологический прогресс в области электролиза позволили производить водород экономичным и безуглеродным способом. Этот метод, позволяющий разделить молекулу на две части без использования ископаемых видов энергии, в долгосрочной перспективе принесет решение для интеграции возобновляемых источников энергии в электрическую систему.

Некоторые промышленные исследования доказывают возможность масштабного производства декарбонизированного не возобновляемого водорода из ископаемого метана, при этом CO2, выделяемый при его производстве, будет улавливаться и храниться под землей. Благодаря такому способу производства водорода процесс декарбонизации ускорится. Следовательно, эта новая технология поможет достичь поставленных целей по сокращению выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ.

Дорожная карта по водороду будет строиться вокруг следующих трех отраслей: промышленность, мобильность и энергетика.

Рассмотрим различные направления планов по водороду

 Водород является основой благотворного экономического и экологического развития, развертывание которого разделено на 3 направления с постепенными этапами.

Этап 1: является начальным этапом.

Технология производства водорода путем электролиза воды является альтернативным рычагом для отраслей, которые потребляют большое количество водорода и методы производства которых характеризуются высоким уровнем выбросов парниковых газов (нефтеперерабатывающие и химические заводы). Будучи простым и менее затратным решением благодаря снижению стоимости электролизеров, этот «декарбонизированный» метод производства станет конкурентоспособным к 2035 году. Более того, возможности протонообменной мембраны (PEMFC) и щелочных технологий уже доказаны.

Недавняя технология высокотемпературного производства, благодаря своему высокому потенциалу эффективности, остается наиболее перспективной с точки зрения конкурентоспособности. Франция имеет хорошие позиции в этой технологии, что признано промышленностью.

Сектор электролиза для производства водорода для промышленного использования получает особую поддержку со стороны государственных органов в дополнение к существующей помощи на НИОКР и инновации.

Этап 2 : заключается в развитии использования мобильности в дополнение к сектору аккумуляторов.

Энергетический переход фокусируется на увеличении использования экологически чистой мобильности. В этой области технологии на основе водорода предлагают очень интересные разработки в дополнение к батареям, особенно для тяжелого и дальнобойного транспорта или для транспорта, требующего быстрого времени зарядки.

Этап 3 : направлен на внедрение использования водорода в сетях природного газа с целью стабилизации энергетических сетей в среднесрочной перспективе. Цель 1 — сократить использование импортируемого ископаемого топлива.

Нидерланды, а также Франция в рамках экспериментальных проектов GRHYD и JUPITER 1000 даже рассматривают возможность замены природного газа водородом.

Существуют рабочие группы с участием промышленников для определения технологических и нормативных данных, которые позволят осуществить первые закачки водорода в газовые инфраструктуры, причем первый релиз должен состояться до конца 2018 года.

Еще одна среднесрочная цель развития: сделать электрическую систему более гибкой благодаря ресурсам хранения, особенно сезонным и на этапе роста неконтролируемых и неуправляемых возобновляемых источников энергии.

Наконец, мы можем прогнозировать, что после 2035 года энергетические сети могут быть стабилизированы благодаря вкладу водорода, не только за счет ускорения закачки в газовые сети, но и за счет первого развертывания услуг для электрических сетей во взаимосвязанных районах (ZNI). Первые эксперименты, связанные с этими проектами, показывают интерес и быстрый потенциал использования водорода.

SNECI и внедрение водорода

Осознавая важность зеленого водорода в энергетическом переходе для всех секторов, SNECI поддерживает производителей и поставщиков водорода по всему миру.

Мы помогаем производителям производить и поставлять зеленый водород с помощью глобального, гибкого и эффективного технического подхода. И мы сопровождаем поставщиков в их дистрибуции и коммерческом развитии.

Наше кредо — производительность, эффективность, разделение затрат, прозрачность и быстрота!

Имея 70-летний опыт работы в отрасли и глубокие корни в автомобильной промышленности, сложной отрасли передового опыта, мы предоставляем наши знания и опыт производителям в самых разных отраслях, от здравоохранения, железнодорожного транспорта и аэронавтики до энергетики, предметов роскоши, обороны и мобильности.

Мы оказываем поддержку нашим клиентам в развертывании производства экологически чистого водорода с помощью электролизных установок, совершенствуя их процессы и повышая рентабельность с учетом местных нормативных ограничений.

Наши 10 дочерних компаний позволяют нам оказывать поддержку любому промышленному предприятию или поставщику по всему миру, будь то в Африке, Азии, Европе или Америке.

Наша поддержка в области повышения эффективности промышленного производства осуществляется по различным направлениям:

• Промышленная диагностика и управление проектами
• Определение плана действий
• Помощь в реализации плана действий — аудиты
• Консолидация посредством обучения и тренинга команд
• Аутсорсинг вспомогательных функций, закупок и логистики.

Наши 450 экспертов, работающих в более чем 50 странах мира, специализируются на инжиниринге и управлении проектами с технической DNK и местным подходом, чтобы гарантировать результаты, ожидаемые нашими клиентами. Если вы хотите, чтобы инженеры и эксперты SNECI оказали вам поддержку, свяжитесь с нами.