Сколько нужно потратить энергии на производство 1м³ «зелёного» водорода?

Производство «зелёного» водорода постепенно становится одной из важнейших составляющей топливно-энергетической сферы. Водород, будь он «зелёный», «голубой» или «коричневый», в зависимости от способа его производства, в ближайшие десятилетия в транспорте займёт место дизельного топлива, а в металлургии и энергетики его можно считать «газовым накопителем энергии».

Агрегатные состояния водорода и способы его хранения, это отдельная большая тема. Там есть сжатие, сжижение, металлогидриды… Это всё темы последующие за первичным этапом, а именно этапом самого производства водорода.

И вот тут возникает вопрос. Чтобы водород был экономически эффективен в своих настоящих и будущих качествах в транспорте и энергетике, сколько надо потратить энергии на производство 1м³, в нашем случае, «зелёного» водорода?

Напомню, что «зелёным» водородом, то есть не имеющим «углеродный след», считается водород, произведённый путём электролиза воды, с применением электроэнергии от ВИЭ генерации. Такие электролизные установки сейчас стоят в основной на побережьях или в море, в районах нахождения оффшорных ветропарков. И ранее практически нигде не было точных цифр, описывающих сколько же тратится энергии на производство водорода на таких станциях.

Однако, в Китае, буквально на днях был представлен «энергетический стандарт», как раз показывающий интересующие нас цифры – «Спецификация проектирования для производства водорода из возобновляемых источников энергии».

Данная работа проведена «China Power Construction Group Northwest Survey, Design and Research Institute Co., Ltd.» из провинции Шэньси.

В таблице ниже указаны параметры производства 1м³ «зелёного» водорода путём электролиза, используя как раз ВИЭ электроэнергию.

Чтобы не утомлять вас массой цифр, приведу несколько основных показателей. Согласно расчётам 6-летней давности, найденным в Рунете, для производства 1 м³ водорода требуется 3,56 кВт*ч электроэнергии или 3600 кДж энергии. Но то были чисто «академические» расчёты, практически не привязанные к реальному промышленному производству в электролизёрах, тем более с применением ВИЭ-генерации.

Китайские же данные несколько иные. Немного, но иные. И рассчитаны они именно на промышленное производство водорода, в «товарных» объёмах.

Как мы видим, китайские расчёты дают показатель расхода энергии на 1 м³ водорода от 4,3 кВт*ч/м³ до 5,1 кВт*ч/м³. И если 1 кг водорода это 12,465 м³, то получается, что для производства 1 кг водорода нужно потратить от 53,59 кВт*ч до 63,57 кВт*ч электроэнергии.

А стоит ли «овчинка выделки», если сравнивать с «классическим» топливом?

Вот такие данные мы имеем.

Плотность энергии — это количество энергии на единицу объема:

• водород – 33,6 кВт*ч /кг;
• бензин и дизельное топливо – около 12 кВт*ч /кг.

То есть, даже по этим данным, водородный электромобиль будет эффективнее гибрида, где ДВС играет роль генератора.

Надо сказать, что китайские оценки по затратам электроэнергии на производство 1 м³ водорода несколько завышены. Данные о более эффективных системах электролизёров показывают расход ~ от 39 до 48 кВт*ч на производство 1 кг водорода. Видимо китайцы, беря во внимание использования практически даровой энергии Солнца и ветра, ставили во главу не столько энергоэффективность, сколько требуемый объём производства.

P.S.

Можно дальше проводить расчёты, к примеру по стоимости производства 1 кг водорода. Но суть в том, что даже в нас в России оптовые цены на электричество сильно разнятся от региона, и от метода генерации. К примеру, самая низкая цена на электроэнергию в России, это в районе каскада ГРЭС на сибирских реках, в частности в Иркутской области, а самая высокая на Чукотке.

И тут можно вспомнить, что наши проекты по производству водорода по большей степени имеют локации на Камчатке, Сахалине, Курилах, и в целом по нашему восточному побережью. Именно там можно строить эффективные ветропарки, а также попробовать реализовать амбициозные проекты приливных электростанций.

Вот тогда российский водород польётся рекой…