Новое топливо оказалось трудным в обращении

Самый легкий и распространённый элемент вселенной оказывается непостоянным топливом для управления.

Водород имеет тенденцию проходить через клапаны и прокладки на оборудовании, предназначенном для использования энергии более крупных молекул метана в природном газе, сообщил Роберт Кубек, двигаясь среди лабиринта труб на электростанции, которую он эксплуатирует за пределами Граца, второго по величине города в Австрии. Это означает, что коммунальные предприятия, такие как Verbund AG, должны начать тестирование на безопасность сейчас, чтобы к концу этого десятилетия машины были готовы к работе.

«Это хитрый газ, и его пламя горит по-разному», — говорил 54-летний Кубек во время июньской экскурсии по объекту Verbund в Меллахе. — «Но мы делаем переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии, поэтому мы должны определить, подходит ли он для масштабирования».

Роберт Кубек

Инженеры, помогающие ему выполнить эту работу в 200 километрах (124 милях) к югу от Вены, являются ключевым фактором в огромной и растущей коллекции лабораторий и компаний, которые вкладывают ресурсы в экономию водорода. Европейский союз рассматривает стимулы в миллиарды евро для увеличения производства. Германия утвердила Национальную стратегию стоимостью 9 млрд евро ($10 млрд), которая направлена на производство водорода с помощью солнечной и ветровой энергии.

«Мы должны найти решение для декарбонизации экономики, и именно здесь водород входит в планы», — говорит министр климата Австрии Леонора Гевесслер. — «Это часть промышленной стратегии».

Австрия взяла на себя обязательство получить всю свою энергию из возобновляемых источников энергии к 2030 году, положив конец производству природного газа в ближайшие 10 лет. Нефть, которая до сих пор используется для отопления сотен тысяч домов, будет ликвидирована к 2035 году. В целом, страна с населением 9 миллионов человек хочет достичь климатической нейтральности за десять лет до цели ЕС на 2050 год.

Чтобы помочь достичь этих целей, контролируемый государством Verbund привлекает исследователей со всей Европы для подключения к своей газовой установке в Меллахе, предлагая компаниям испытательный стенд, где они могут контролировать новые водородные технологии в реальных условиях.

«Чтобы водородная экономика работала, нам нужно использовать существующую базу активов», — считает Карлос Ланге, главный исполнительный директор Innio Group, австрийского спин-оффа General Electric Corp., который тестирует водородные двигатели и ведет переговоры о присоединении к проекту Verbund. — «Наша ответственность заключается в том, чтобы показать миру, что это возможно, и обеспечить, чтобы мы были готовы, как только водород достигнет экономии от масштаба».

Карлос Ланге и водородный двигатель в лаборатории Innio Group в Граце, Австрия

Innio уже производит электричество с водородом в Аргентине, Германии и Японии. Он тестирует 2,5-мегаваттную установку в крупном двигателестроительном центре Gmbh, лаборатории близ Меллаха, которая работает совместно с техническим университетом региона.

«Нам нужны большие перемены», — говорит Николь Вермут, старший инженер, который работал с General Motors в Мичигане, прежде чем присоединиться к лаборатории.

Вермут и ее коллеги используют двигатель Innio для разработки нового водородно-топливного цикла для тяжелых транспортных средств, таких как грузовые суда и тепловозы. Вместо того, чтобы пытаться захватить и хранить водород непосредственно, они используют обычно используемый метанол в качестве агента для транспортировки водорода.

Секретный каталитико-мембранный реактор, разработанный исследователями из Немецкого института Фраунгофера, отделяет и направляет молекулы водорода в двигатель, а жидкий диоксид углерода связывает в резервуары, которые позже могут быть преобразованы в новый метанол с использованием возобновляемых источников энергии. Этот проект, другие партнеры которого включают лондонского поставщика технических услуг Lloyd’s Register Group Ltd., вступает в заключительную фазу испытаний в этом году и планирует развернуть свой первый водородный корабельный двигатель на шведском пароме после этого.

По словам Андреаса Виммера, генерального директора крупного центра компетенций в области двигателестроения, строительство лаборатории, способной тестировать водородные технологии в течение нескольких месяцев, может обойтись более чем в 7 миллионов евро. Он помогает таким компаниям, как Innio, оптимизировать тепловые динамические характеристики своих двигателей, устанавливая сотни датчиков, которые отслеживают и записывают, как горит водород.

«Водород очень легко сжигается, с коэффициентом воспламенения, который шире, чем у других видов топлива», — говорит он, имея в виду относительно низкое количество энергии, необходимой для сжигания газа. 

Виммер указал на взрыв космического челнока Challenger 1986 года в качестве примера того, что может произойти при утечке водорода

Это ключевой вопрос для Кубека на заводе Verbund’s в Меллахе. По его словам, он уже подает элемент в трубы природного газа, но Siemens AG гарантирует рабочие характеристики своих турбин только с максимум 3% водорода в смеси.

Газотурбинная электростанция комбинированного цикла Mellach Verbund AG

Немецкая компания Sunfire GmbH установила модульную высокотемпературную электролизную установку в тени последней угольной электростанции Австрии, которая помогает команде Кубека протестировать новую реальность.

«Это было очень эмоциональное событие, когда эра угля подошла к концу 31 марта в 10:19 вечера», — говорит Кубек, вспоминая точное время, когда электростанция была закрыт. — «Но мы не можем быть сентиментальными. Это было хорошо на некоторое время, но теперь мы должны двигаться дальше».

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ