هیدروژن مدت ها است که به عنوان یک حامل انرژی امیدوار کننده برای آینده در نظر گرفته شده است. خواص منحصر به فرد آن اجازه می دهد تا انرژی را با کارایی بالا ذخیره و تحویل دهد، و آن را به عنوان یک جزء ارزشمند در سیستم های توزیع مدرن و آینده تبدیل می کند، زیرا اقتصاد جهانی به منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی و باد، هیدروژن می تواند نقش مهمی در متعادل سازی و تقاضا ایفا کند، و قادر به بخش های عمیق کربن زدایی است که به طور مستقیم به بررسی این چالش های توزیع انرژی، به عنوان منابع انرژی، و فناوری، و فن آوری، و فن آوری، و منابع، و منابع بالقوه، و فن آوری، و منابع، و منابع، و فن آوری، منابع، و فن آوری، منابع، منابع، و منابع، و منابع، منابع توزیع انرژی، به عنوان منابع انرژی، به بررسی دقیق، و فن آوری، و منابع انرژی، و فن آوری، و منابع، و منابع، منابع، منابع، منابع انرژی، و فن آوری، و فن آوری، منابع انرژی، منابع انرژی، منابع انرژی، به طور مستقیم، به عنوان منابع انرژی، به طور مستقیم، و فن آوری، منابع انرژی، منابع انرژی، منابع توزیع انرژی، به طور مستقیم، به طور مستقیم، و فن آوری، به طور مستقیم

چرا هیدروژن در توزیع انرژی اهمیت دارد

سیستم انرژی مشابه جهانی در حال تغییر اساسی است.منابع تجدید پذیر بین المللی نیاز به ذخیره سازی انعطاف پذیر و مکانیزم توزیع برای اطمینان از ثبات شبکه دارند. هیدروژن با تبدیل برق اضافی به انرژی شیمیایی قابل تجزیه و تحلیل، این انرژی ذخیره شده بعدا می تواند از طریق سلول های سوختی یا احتراق برای تولید برق، گرما یا حمل و نقل برق آزاد شود.

مزایای هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی

افزایش تراکم انرژی

هیدروژن دارای چگالی انرژی سنگین تقریبا 120 MJ / کیلوگرم، تقریبا سه بار از بنزین است.این محتوای انرژی بالا در هر توده واحد باعث می شود هیدروژن به شدت برای حمل و نقل راه طولانی و برنامه های سنگین که در آن وزن یک نگرانی است، هنگامی که فشرده به 700 بار، هیدروژن می تواند انرژی بیشتری را در هر کیلوگرم ذخیره کند، هر چند چگالی حجم پایین تر از سوخت های فسیلی مایع باقی می ماند.

عدم تحرک در سراسر بخش ها

فراتر از تولید برق، هیدروژن به عنوان یک خوراک برای تولید آمونیاک، پالایش، فولادسازی و تولید شیمیایی عمل می کند.این می تواند با گاز طبیعی در خط لوله های موجود ترکیب شود تا انتشار کربن از گرمایش و فرآیندهای صنعتی را کاهش دهد.در حمل و نقل، سلول های سوخت هیدروژن سریع سوخت و طولانی برای کامیون های سنگین، اتوبوس ها، قطارها و حتی کشتی های دریایی فراهم می کند.

Zero Emissions در نقطه استفاده

هنگامی که در یک سلول سوختی مصرف می شود، هیدروژن با اکسیژن ترکیب می کند تا تنها آب و برق تولید کند – هیچ دی اکسید کربن، NOx، SOx یا ذرات ماده، این مقدار صفر حذف به ویژه برای کیفیت هوا شهری و کاربردهای داخلی ارزشمند است.اگر هیدروژن از منابع تجدید پذیر ( هیدروژن سبز) تولید می شود، کل چرخه عمر می تواند نزدیک به کربن خنثی باشد، پشتیبانی از آب و هوا بدون اینکه یک نظرسنجی برای دیگری انجام دهد.

قابلیت های ذخیره سازی انعطاف پذیر

هیدروژن را می توان در اشکال مختلف ذخیره کرد: گاز فشرده در مخازن با فشار بالا (350-700 بار)، مایع مسری در - 25 درجه سانتیگراد یا به طور شیمیایی در آمونیاک، حامل هیدروژن آلی مایع (LOHCs)، یا هیدریدهای فلزی اجازه می دهد هیدروژن برای روزها، هفته ها یا حتی فصل ذخیره شود، و آن را یک محیط ایده آل برای ذخیره سازی انرژی فصلی - که سیستم های فعلی نمی توانند از نظر اقتصادی مطابقت داشته باشند.

چالش های توزیع هیدروژن

علی رغم وعده های آن، استقرار گسترده توزیع هیدروژن با موانع قابل توجهی مواجه است.این چالش ها باید از طریق تکنولوژی، سیاست و سرمایه گذاری برای باز کردن پتانسیل کامل هیدروژن مورد توجه قرار گیرند.

توسعه زیرساخت

ایجاد یک شبکه توزیع هیدروژن نیاز به هزینه های سرمایه گسترده دارد. خط لوله باید از خطوط گاز طبیعی ساخته یا ترمیم شود (با تغییراتی برای استفاده از هیدروژن و نشت)، امکانات ذخیره سازی، ایستگاه های فشرده سازی و ایستگاه های سوخت گیری نیز باید در مقیاس 80 میلیارد ساخته شوند، زیرساخت های اختصاصی هیدروژن به طور عمده به خوشه های صنعتی محدود است.

هزینه های تولید و کارایی

هیدروژن سبز تولید شده از طریق الکترولیز از برق تجدید پذیر در حال حاضر دو تا سه برابر گران تر از هیدروژن خاکستری از گاز طبیعی (با انتشار CO2) است، هزینه های سطح هیدروژن سبز به طور معمول 4 تا 7 دلار در هر کیلوگرم در مقایسه با 1 تا 2 دلار در هر کیلوگرم برای هیدروژن خاکستری است.

نگرانی های ایمنی و ادراک عمومی

هیدروژن بسیار قابل اشتعال است، با طیف گسترده ای از قابلیت اشتعال (4-۷۴٪ در هوا) و یک انرژی احتراق کم است، زیرا شعله آن تقریبا نامرئی و بی بو است، تشخیص و سیستم های تشخیص نشت استاندارد و تهویه مطبوع مورد نیاز است، در حالی که هیدروژن به سرعت در هوای باز پراکنده می شود، مهار در فضاهای محصور نیاز به طراحی دقیق دارد. صنعت نفت و گاز با خیال راحت برای دهه ها هیدروژن را در پالایشگاه ها مدیریت کرده است، اما پذیرش عمومی برای کاهش سیستم های ایمنی ضروری است.

حمل و نقل و ذخیره سازی

فشرده سازی به ۷۰۰ بار حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد از محتوای انرژی هیدروژن را مصرف می کند. Liquefaction تقریبا ۳۰-۴۰ درصد به دلیل انرژی مورد نیاز برای خنک کردن، کاهش فشار و نشت بالقوه ( مولکول های هیدروژن کوچک ترین هستند و باعث می شود که آنها از این ضررها فرار کنند) بهره وری کلی سیستم را کاهش می دهد و نوآوری های هزینه در مواد و تکنولوژی عایق را کاهش می دهد.

نوآوری ها و آینده نگر ها

فناوری، سیاست و پیشرفت های بازار به سرعت در حال تحول هستند تا به چالش های هیدروژن رسیدگی کنند. دهه آینده احتمالا شاهد پیشرفت هایی خواهد بود که هزینه های بسیار پایین تر و بهبود ایمنی و بهره وری را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

تکنولوژی های پیشرفته Electrolyzer

دو نوع اصلی الکتروکارزر بر بازار تسلط دارند: غشای مبادله قلیایی و پروتون (PEM) Solid اکسید الکترولیتزر (SOEC) و غشای تبادل (AEM) الکترولیت در حال ظهور هستند، ارائه بهره وری بالاتر و هزینه های پایین تر است. وزارت انرژی آمریکا ابتکار عمل هیدروژن را هدف کاهش هزینه هیدروژن برای تمیز کردن هزینه های هیدروژن به ازای هر کیلوگرم با استفاده از برنامه های تولید الکتروکاردیوانه و نوآورانه [F: راه های دیگر:

قابلیت های خط لوله و شبکه های جدید

اپراتورهای شبکه گاز ترکیب های تا 20 درصد هیدروژن را در خط لوله گاز طبیعی آزمایش می کنند (در انگلستان، پروژه HyDeploy با موفقیت 20 درصد ترکیب هیدروژن در یک شبکه گاز عمومی را نشان داده است. خط لوله هیدروژن اختصاصی در خوشه های صنعتی مانند HLTEx2 در اروپا (عملیات پشت استخوان هیدروژن اروپایی) برنامه ریزی شده است.

ذخیره سازی زیرزمینی: Salt Caverns، Aquifers و Reservoirs

ذخیره سازی هیدروژن در مقیاس بزرگ در شکل گیری های زیرزمینی از نظر فنی امکان پذیر و از نظر اقتصادی جذاب است. غارهای نمک، به ویژه، تزریق بالا / با نرخ هایdrawal و پروژه های کم نشتی مانند HyStock در هلند و ذخیره سازی پیشرفته انرژی پاک در یوتا (از ذخیره سازی 300 گیگاوات انرژی پاک) پیشگام این روش هستند.

سیستم های انرژی تجدید پذیر

نقش هیدروژن به عنوان یک بار انعطاف پذیر می تواند اقتصاد انرژی تجدید پذیر را افزایش دهد.هنگامی که انرژی های تجدید پذیر تولید می کنند، الکترو الکترولیت ها می توانند برای تولید هیدروژن کار کنند، که ذخیره شده و بعدا برای تولید برق یا گرمای صنعتی استفاده می شود، این سیستم شناخته شده به عنوان قدرت به گاز اجازه می دهد تا کاهش و تعادل نوآوری های شبکه در عملیات پویا از الکتروکارزرها آنها را قادر به کاهش و به سرعت واکنش به سیستم های شبکه جهانی مانند H2 پشتیبانی از سیستم های جهانی سیستم های جهانی سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های جهانی سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های جهانی سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های پشتیبانی از سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های جهانی سیستم های پشتیبانی از سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های پشتیبانی از سیستم های جهانی سیستم های پشتیبانی از سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های پشتیبانی می کند.

نوآوری های ایمنی و مقررات

فن آوری های سنسور جدید، از جمله آشکارسازهای مبتنی بر فیبر نوری و نانو مواد، تشخیص نشت را بهبود می بخشد. مخازن کامپوزیت با خطوط پیشرفته و مقاومت در برابر کاهش خطر. استانداردهای بین المللی برای ایستگاه های سوخت رسانی هیدروژن (ISO 19880) و مخازن خودرو (ISO 19881) در حال تکامل هستند.در ژاپن، اولین سیستم های سلول های سوخت حرارتی هیبریدی هیدروژن جهان (Ene-Farm) با برنامه های ایمنی عمومی و کمک به ساخت پایگاه های اطمینان عمومی، توسعه یافته اند.

پروژه های جهانی و سیاست Momentum

دولت های سراسر جهان استراتژی های هیدروژن بلند پروازانه را اعلام کرده اند.استراتژی هیدروژن اتحادیه اروپا ۴۰ گیگاوات برق را تا سال ۲۰۳۰ هدف قرار داده است، ژاپن قصد دارد تا سال ۲۰۴۰ به یک جامعه هیدروژن تبدیل شود، با برنامه ریزی برای واردات هیدروژن مایع از استرالیا و برونئی، یک نیروگاه هیدروژن کره جنوبی، ۱۵ گیگاوات ظرفیت سوخت را تا ۲۰۴۰ دلار کاهش می دهد.

نتیجه گیری

هیدروژن وعده قابل توجهی به عنوان یک حامل انرژی پاک و کارآمد برای سیستم های توزیع آینده دارد، در حالی که چالش هایی مانند هزینه زیرساخت، بهره وری تولید و ایمنی همچنان قابل توجه، تحولات تکنولوژیکی مداوم و سطوح بی سابقه سرمایه گذاری به سرعت این شکاف ها را بسته است. تطبیق هیدروژن اجازه می دهد تا بخش هایی را که الکتریکی سازی به تنهایی نمی تواند به آن دسترسی پیدا کند، صنعت سنگین، حمل و نقل طولانی و ذخیره سازی انرژی فصلی، به کاهش سوخت های هسته ای و انرژی مستقیم در سراسر جهان، به عنوان یک سیستم های انرژی ضروری است.