درک تولید هیدروژن سبز

هیدروژن سبز با تقسیم آب به هیدروژن و اکسیژن از طریق الکترولیز تولید می شود که منحصراً توسط منابع انرژی تجدید پذیر مانند باد، خورشیدی یا انرژی مد تولید می شود، بر خلاف هیدروژن معمولی مشتق شده از گاز طبیعی ( هیدروژن خاکستری) یا سوخت های فسیلی با جذب کربن ( هیدروژن آبی)، هیدروژن سبز تولید صفر مستقیم کربن، این فرایند به یک الکتروکارزر متکی است که از طریق استراتژی های چرخه عمر فعلی به طور جداگانه از هیدروژن پاک می رود، زمانی که کل سنگ های الکتریکی را از ساخت یک سنگ های الکتریکی پاک می کند.

چگالی انرژی هیدروژن بالا است - تقریبا سه بار از بنزین با وزن - آن را یک سوخت ایده آل برای صنعت سنگین، حمل و نقل، حمل و نقل، حمل و نقل، و ذخیره سازی انرژی طولانی مدت است که با چالش های عملی تولید، ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن سبز را گران تر از سوخت های فسیلی نگه داشته اند.

هیدروژن سبز: چشم انداز فعلی

تولید هیدروژن سبز در مراحل اولیه خود هنوز هم وجود دارد، اما تعداد فزاینده ای از پروژه های آزمایشی و مطالعات امکان سنجی نشان دهنده ی قابلیت های آن است.در حال حاضر، بیشتر مفاهیم هیدروژن دریایی، مزارع باد بزرگ در سطح دریا را با واحدهای الکترولیز نصب شده بر روی سیستم عامل ها یا امکانات ساحلی متصل به کابل های زیر دریایی تقسیم می کنند.

یک مثال قابل توجه H2Mare پروژه، بخشی از ابتکار پرچم دار هیدروژن آلمان است که هدف آن توسعه فن آوری برای تولید هیدروژن دریایی به طور مستقیم از توربین های بادی است، به طور مشابه، باد شمالی پروژه در هلند در حال بررسی توربین های بادی یکپارچه با استفاده از این پروژه های تولید انرژی بالا، و محیط های مهندسی حمل و نقل هوایی قابل اعتماد به دور از محیط های تولید انرژی، به مراتب بالا، و محیط های مختلف، نیاز به دور از محیط های تولید انرژی های مختلف، به صرفه است.

چالش های تکنولوژی کلیدی

چند مانع فنی باید قبل از اینکه هیدروژن سبز بتواند با سوخت های متعارف رقابت کند، برطرف شود:

  • دوام الکتروزر در شرایط دریایی: محیط های دریایی الکترولیتی را به اسپری نمک، رطوبت، نوسانات دما و استرس مکانیکی از امواج و باد فعلی الکترولیت - اغلب غشای پلیمری (PEM) و انواع قلیایی - نیاز به حفاظت گسترده و نگهداری.
  • تخصیص قدرت تجدید پذیر: باد و خروجی خورشیدی با آب و هوا و زمان روز متفاوت است. Electrolyzers بیشتر تحت بارهای ثابت کار می کنند، بنابراین قدرت متغیر می تواند بهره وری را کاهش دهد و افزایش می دهد.
  • تصفیه آب برای الکترولیز: نمک زدایی آب دریا به آب فوق العاده خالص مورد نیاز توسط الکترولیزر انرژی و هزینه مستقیم الکترولیت آب دریا را اضافه می کند که از نمک زدایی اجتناب می کند، یک منطقه تحقیقاتی فعال است اما هنوز به صورت تجاری قابل استفاده نیست.
  • [Hydrogen Storage and حمل و نقل: هیدروژن دارای چگالی کم حجم انرژی است.ذخیره سازی دریایی به عنوان گاز فشرده یا مایع نیاز به حمل و نقل لوله سنگین، گران قیمت در مسافت های طولانی یا حمل و نقل در فرم مایع (در - 25 درجه سانتیگراد) اضافه می کند پیچیدگی و زیان انرژی.
  • ادغام و موانع قانونی: تاسیسات هیدروژن دریایی اغلب خارج از چارچوب های تنظیم کننده انرژی موجود عمل می کنند.

نوآوری های رانندگی آینده

پیشرفت های تکنولوژیکی سرعت گذار از پروژه های آزمایشی به تولید هیدروژن دریایی در مقیاس تجاری را افزایش می دهد.در زیر امیدوار کننده ترین پیشرفت ها هستند.

NextGeneration Electrolyzers

[در این میان]، واحدهای استاندارد و PEM (به صورت گسترده ای از طرح های کارآمد تر که می توانند قدرت متغیر و محیط های Saline را کنترل کنند، به طور گسترده ای از واحدهای تبادل برق (AEM) استفاده می کنند؛ و همچنین به تولید کنندگان برق الکتریکی (FLT:2) اجازه می دهند تا هزینه های پایین سیستم های قلیایی را با کارایی بالا از سلول های PEM ترکیب کنند و می توانند بدون بهره وری هیدروژن (Faserase) استفاده کنند.

ادغام باد-Hydrogen

ترکیب توربین های بادی شناور و الکترولیز بر روی تخته شاید مخرب ترین نوآوری باشد، به جای انتقال برق به ساحل، توربین هیدروژن را به طور مستقیم تولید می کند، که سپس از طریق یک افزایش انعطاف پذیر به یک خط لوله زیر دریایی یا مخزن ذخیره سازی ارسال می شود: این نیاز به ایستگاه های دریایی گران و کابل های شناور طولانی را از بین می برد. [FID]

آب مستقیم آب دریا الکترولیز

یکی از امیدوار کننده ترین زمینه های تحقیقاتی، تقسیم مستقیم الکتروشیمیایی آب دریا بدون نمک زدایی قبل از آن است. الکترولیز سنتی از خوردگی کلرید و تکامل ناخواسته کلر در کاتالیزورهای جدید، مانند لایه نیکل آب دریا دو هیدروکسید و دو فسفاتلیک، به طور انتخابی ترویج تکامل اکسیژن بر روی محققان تولید کلر در [FLT0] دانشگاه و دیگر سیستم های بهره وری دریایی، اگر این سیستم های تجاری را به طور چشمگیری ساده کرده اند.

ذخیره سازی انرژی پیشرفته و حمل و نقل

ذخیره سازی هیدروژن و حمل و نقل غار برای استفاده از خارج از کشور بازسازی می شود.[۱۰] حامل هیدروژن اروپایی مانند آمونیاک، methanol یا حامل هیدروژن آلی مایع (LOHCs) مولکول های هیدروژن را برای امن تر، حمل و نقل بیشتر انرژی متصل می کنند.این می تواند با استفاده از CO2 یا نیتروژن، پس از آن حمل و نقل هیدروژن دریایی (F3) برای ذخیره سازی مجدد هیدروژن در نزدیکی یک گزینه دیگر، و برگشت هیدروژن مایع، از مواد شیمیایی است.

چارچوب سیاست و سرمایه گذاری

حمایت دولت برای پروژه های هیدروژن سبز در معرض خطر و کاهش هزینه ها حیاتی است.[۱] اتحادیه اروپا REPowerEU برنامه ۱۰ میلیون تن از تولید هیدروژن داخلی را تا سال ۲۰۳۰ هدف قرار می دهد، با سهم قابل توجهی از منابع دریایی، هلند، دانمارک و انگلستان تمام یارانه های میلیارد ها را برای زیرساخت های هیدروژن دریایی اختصاص داده اند.[۳]

سرمایه گذاری همچنین از بخش خصوصی جریان دارد. شورای گاز برآورد می کند سرمایه گذاری های هیدروژن تجمعی می تواند تا سال 2030 به 500 میلیارد دلار برسد، با سهم فزاینده ای که به تولید نفت و گاز عمده اختصاص داده شده است - اول 400، BP، توتال Energies - بازیافت می کنند و دوباره تخصص مهندسی خارج از کشور خود را برای سیستم های هیدروژن (F:2) کاهش می دهند.

توسعه های منطقه ای و پروژه ها

هیدروژن سبز دریایی یک راه حل واحد نیست؛ مناطق مختلف استراتژی های متمایز را بر اساس دسترسی منابع و محیط های سیاست دنبال می کنند.

شمال اروپا

دریای شمال مرکز فعالیت هیدروژن دریایی است. ] [ پروژه دریای H2 [ با هدف ساخت یک پلت فرم 5 گیگاوات برق تا سال 2030، توسط مزارع بادی مجاور دانمارک Energy Island [FLT3] [FLT3: مفهوم ترکیبی از باد، هیدروژن، تولید و برق به کنسرسیوم دریایی [F4] است که شامل برنامه های متعدد دریایی: TLT5.

آسیا- اقیانوس آرام

استرالیا از منابع گسترده بادی و خورشیدی خود برای تولید هیدروژن در مناطق ساحلی استفاده می کند، با پروژه هایی مانند HyEnergy و Pilbara Green هیدروژن Hub ، ژاپن و کره جنوبی شرکای وارداتی هستند، در حالی که چین پروژه های بزرگ هیدروژن دریایی در بو و دریای جنوب چین را راه اندازی کرده است.

آمریکای شمالی

وزارت انرژی ایالات متحده هاریدروژن ها برنامه (H2Hubs) شامل پیشنهادات متمرکز بر خارج از کشور در خلیج مکزیک و اقیانوس اطلس است. کانادا در حال بررسی تولید هیدروژن از باد خارج از کشور نوا اسکوشیا در آمریکای لاتین، برزیل و شیلی در حال مطالعه صادرات هیدروژن دریایی با استفاده از سیستم عامل های باد شناور است.

نتیجه گیری

تولید هیدروژن سبز از مفهوم به واقعیت منتقل می شود، که با نوآوری سریع تکنولوژیکی، اهداف سیاست بلند پروازانه و سرمایه گذاری در حال رشد است، در حالی که هزینه و چالش های مهندسی باقی مانده است، همگرایی نسل بعدی الکتروزر، یکپارچه سازی باد شناور، تقسیم مستقیم آب دریا، و روش های حمل و نقل پیشرفته به طور پیوسته در حال کاهش موانع است.

برای این دیدگاه که به طور کامل، همکاری مداوم بین دولت ها، صنعت و موسسات تحقیقاتی ضروری است. هیدروژن دریایی می تواند سایر فن آوری های تجدید پذیر را در فشار جهانی برای انتشار گازهای گلخانه ای صفر، به ویژه در بخش هایی که به سختی برای الکتریکی سازی زیرساخت ها ضروری هستند، هیدروژن سبز دریایی تبدیل به سنگ بنای اقتصاد انرژی پاک، تبدیل اقیانوس های جهان به یک منبع گسترده تجدید پذیر.