Современные направления развития водородных энергетических технологий

Водородная энергетика объединяет комплекс технологий производства, транспортировки, аккумулирования и использования универсального вторичного энергоносителя — водорода. Энергетическое использование водорода формируется из возможностей экологически чистого получения электроэнергии и длительного хранения без потерь, в том числе крупномасштабного. Вопросы, связанные с потреблением водорода как перспективного экологически чистого и универсального энергоносителя и аккумулятора энергии в различных отраслях народного хозяйства, были сформулированы в начале 70-х годов прошлого столетия после первого нефтяного топливного кризиса. Стало очевидно, что необходима разработка новых, оптимальных с экологической точки зрения энергетических технологий, основанных на использовании возобновляемых энергоисточников, атомной энергии, угля и универсальных экологически чистых энергоносителей, дающих возможность заменить невозобновляемые энергоресурсы по мере их истощения и удорожания. Водород в качестве вторичного энергоносителя раскрывает свой потенциал в глобальной стратегии устойчивого энергетического развития в 21-м веке, которая противостоит вызовам необратимого изменения климата, неустойчивого производства нефти и усиливающегося загрязнения окружающей среды. Водород может играть ключевую роль в магистральных перевозках автомобильным и железнодорожным транспортом, в прибрежном и международном судоходстве, в авиационных перевозках, а также в долгосрочном и сезонном хранении электроэнергии в сетях, опирающиеся в основном на локальные возобновляемые источники энергии и местное сырье. Решающим звеном коммерциализации технологий водородного топлива в России на текущем этапе является формирование экономически эффективных водородно-транспортно-энергетических комплексов, в том числе в составе электрогенерирующих объектов.

водородная энергетика, производство, очистка, хранение, транспортировка водорода

1. REN21. Renewables 2016 Global Status Report. — Paris: REN21 Secretariat 2016.

2. U.S. Energy Information Administration. International Energy Outlook 2016 with Projections to 2040 www.eia.gov/forecasts/ieo 2016

3. IEA. World Energy Outlook 2016. — Paris: IEA 2016.

4. Кочергин В. И., Глушков С. П. Особенности решения проблем обеспечения безопасности при реализации инновационных процессов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Безопасность и управление рисками 2016; (5): 203–209.

5. Дуников Д. О. Водородные энергетические технологии. В сборнике: Водородные энергетические технологии Материалы семинара лаборатории ВЭТ ОИВТ РАН: сборник научных трудов. Москва 2017;: 5–21.

6. Чичирова Н. Д., Власов С. М. Наноматериалы мембранных элементов. Наноматериалы и нанотехнологии в энергетике. Монография 2014;: 400.

7. Чичиров А. А. Топливные элементы. Наноматериалы и нанотехнологии в энергетике: монография: Казанский государственный энергетический университет 2014;: 375.

8. Чичирова Н. Д., Чичиров А. А., Власов С. М., Гибадуллина Х. В. Нанотехнологии в разработке топливных элементов // Труды академэнерго 2014; (3): 103–122.

9. International Energy Agency. Technology Roadmap: Hydrogen and Fuell Cells – 2014 edition. – Paris: OECD/IEA 2014.

10. Zoulias E. I., Lymberopoulos N. Hydrogen-based autonomous power systems: techno-economic analysis of the integration of hydrogen in autonomous power systems.: Springer 2008.

11. Hydrogen and Fuel Cells: Fundamentals, Technologies and Applications. Ed. Stolten D. – Weinheim, Germany: WILEY-VCH Verlag GmbH 2010;: 877.

12. Малышенко С. П. Водород как аккумулятор энергии в электроэнергетике // Российский химический журнал 2005; (XLI): 112–120.

13. да Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: Издательский дом МЭИ 2010;: 704.

14. Schultz K. Use of the Modular Helium Reactor for Hydrogen Production, World Nuclear Association Annual Symposium, London, 3–5 September 2003.

15. Синяк Ю. В. Моделирование стоимости водородного топлива в условиях его централизованного производства. В сборнике: Водородные энергетические технологии Материалы семинара лаборатории ВЭТ ОИВТ РАН: сборник научных трудов. Москва 2017;: 39–56.

16. Brown L. C., Besenbruch G. E., Funk J. E., Marshall A. C., Pickard P. S., Showalter S. K., High Efficiency Generation of Hydrogen Fuels Using Nuclear Energy, A Nuclear Energy Research Initiative (NERI), Project for the U.S. Department of Energy, Hydrogen and Fuel Cells Annual Review 6 May 2002.

17. Levene M., Mann K., Margolis R., Milbrandt A., An Analysis of Hydrogen Production from Renewable Electricity Sources, Preprint J. I. National Renewable Energy Laboratory Prepared for ISES 2005 Solar World Congress Orlando, Florida August 6–12, 2005.

18. Hydrogen and Fuel Cells: Fundamentals, Technologies and Applications. Ed. Stolten D. – Weinheim, Germany : WILEY-VCH Verlag GmbH 2010;: 877.

19. Gupta R. B. Hydrogen fuel: production, transport, and storage. CRC Press 2008.

20. DOE. Energy requirements for hydrogen gas compression and liquefaction as related to vehicle storage needs. DOE Hydrogen and Fuel Cells Program Record, July 7th, 2009.

21. Verbetsky V. N., Malyshenko S. P., Mitrokhin S. V., Solovei V. V., Shmal'ko Y. F. Metal hydrides: properties and practical applications. Review of the works in CIS-countries // International Journal of Hydrogen Energy 1998; 12 (23): 1165–1177.

22. Lototskyy M. V., Tolj I., Pickering L., Sita C., Barbir F., Yartys V. The use of metal hydrides in fuel cell applications // Progress in Natural Science: Materials International 2017; 1(27): 320.

23. Lototskyy M. V., Yartys V. A., Pollet B. G., Bowman Jr R. C. Metal hydride hydrogen compressors: A review // International Journal of Hydrogen Energy 2014; 11(39): 5818–5851.

24. Borzenko V. I., Dunikov D. O. Feasibility analysis of a hydrogen backup power system for Russian telecom market // Journal of Physics: Conference Series 2017; (891)1: 012077.