Как водород может дать нам лучшую батарею

О водороде как о топливе будущего уже очень много говорят на энергетических рынках. Плюсы и минусы зеленого по сравнению с голубым водородом, планы по наращиванию мощностей, новые производственные технологии, исследователи работают над этим.

Водород можно использовать в качестве топлива в транспортных средствах на топливных элементах — все еще очень дорого — и для отопления — в смеси с природным газом. Еще одна вещь, для которой его можно использовать, — это хранение возобновляемой энергии.

Ранее газета Sydney Morning Herald сообщила о компании LAVO, которая разработала, по сути, водородную батарею, которая может принимать электроэнергию, произведенную солнечными панелями, и хранить ее в виде водорода, который будет выпускаться по запросу.

Аккумулятор размером с холодильник содержит электролизер, который расщепляет воду на водород и кислород. Затем водород хранится в комплекте канистр, заполненных гидридом — волокнистым металлическим сплавом. Батарею можно подключить к солнечной батарее, хранить избыточное электричество, которое она производит, в виде водорода, а затем выделять водород, чтобы действовать как батарея и питать различные устройства.

Как отметил Ник О’Мэлли из Sydney Morning Herald, аккумулятор, разработанный в сотрудничестве с Университетом Нового Южного Уэльса, может обеспечивать электроэнергию в доме от двух до трех дней без подзарядки. По словам исполнительного директора компании-разработчика Алана Ю., он также более долговечен, чем литий-ионные бытовые аккумуляторные блоки, и его срок службы составляет 20 лет.

Эта австралийская батарея стоит более 30 000 долларов, но уже есть первые покупатели, которых привлекает удобство и, вероятно, надежность установки, риск возгорания водорода которой устраняется твердотельным гидридом.

Это всего лишь один пример того, как водород можно использовать для хранения энергии, таким образом, стреляя в двух зайцев одним выстрелом. С одной стороны, водород, в зависимости от метода производства, является относительно дешевым вариантом хранения по сравнению с батареями, стоимость которых составляет сотни миллионов долларов. С другой стороны, вот одно хорошее применение, которое можно использовать для водорода без необходимости каких-либо серьезных технологических прорывов.

Водород производится из избыточной электроэнергии, вырабатываемой солнечными или ветряными электростанциями, хранящейся в подземных пещерах или перепрофилированных трубопроводах, и, когда сети требуется больше электроэнергии, он подается на электростанции, чтобы приводить в действие их турбины и производить необходимую разницу.

«Поскольку газовые турбины по своей природе гибки в отношении топлива, они могут быть сконфигурированы для работы на экологически чистом водороде или аналогичном топливе в качестве нового агрегата или могут быть модернизированы даже после продолжительной эксплуатации на традиционном топливе, то есть на природном газе», — сообщает GE, одна из компаний, работающих над увеличением количества водорода в своей деятельности. 

Компания добавляет, что это будет стоить дорого, но стоимость будет зависеть от начальной конфигурации турбины.

Таким образом, вырисовывается картина будущего мира, в котором каждая семья будет иметь свою солнечную ферму и аккумуляторную батарею, которая может быть литий-ионной, если технология будет достаточно развита, или водородной. Когда светит солнце, батарея поглощает электричество, которое домохозяйство не использует, а затем высвобождает его, когда наступает ночь или когда небо затянуто облаками.

Если эта картина выглядит слишком хорошо, чтобы быть правдой, то это потому, что пока это так. Зеленый водород — дорогой источник энергии, и эффективность его преобразования обратно в воду также не самая лучшая, что увеличивает стоимость. По данным Green Tech Media, эффективность преобразования воды в водород и кислород с помощью электролиза, а затем обратно в электричество составляет всего 35 процентов. Для сравнения, батареи имеют КПД 95 процентов.

Но есть такие продукты, как австралийская батарея, разработанная LAVO и Университетом Нового Южного Уэльса. Несмотря на то, что ее цена значительна, есть возможность поделиться канистрами с водородом, поэтому, если кто-то купит установку, они могут затем сдать канистры в аренду.

Это отличное решение для домашнего хозяйства или небольшого сообщества. Тем не менее, некоторые правительства, особенно ЕС, имеют гораздо более масштабные планы по водороду, и именно эти планы могут провалиться из-за высокой стоимости зеленого водорода. Как сказано в недавнем отчете Rystad Energy , «хорошие ингредиенты — плохой коктейль».

Консультанты специально рассматривали затраты на производство зеленого водорода с использованием электроэнергии от морских ветряных электростанций, но солнечная энергия не сильно отличается, поскольку затраты на производство зеленого водорода включают не только затраты на источник электроэнергии — ветряные турбины или солнечные панели, — но также и электролизер, в котором вода фактически превращается в водород и кислород. Большие электролизеры — дорогостоящее оборудование, поэтому, если не считать прорыва, зеленый водород по-прежнему будет намного дороже, чем водород, полученный из природного газа.

Тем не менее, не следует недооценивать события на уровне домохозяйств и сообществ. Они представляют собой небольшие шаги вперед на очень долгом пути к энергетическому переходу, но они могут оказаться гораздо более значимыми, чем, скажем, планы ЕС по созданию 40 ГВт мощностей по производству зеленого водорода. Даже если затраты на производство зеленого водорода упадут на 50 процентов к 2050 году, как прогнозирует Международный совет по чистому транспорту, они будут выше текущих цен на серый и синий водород.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ