Добыча «зелёного» водорода с помощью солнечной энергии — это очень неэффективное занятие. Сначала электричество добывается панелями с низким КПД, а затем производится электролиз воды, что ещё сильнее снижает эффективность добычи. Учёные стремятся пропустить этап получения энергии и мечтают сразу превратить воду в водород и кислород, для чего нужны правильные катализаторы. И такие почти научились делать в Японии.

Источник изображения: MASASHI KATO/NAYOGA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Для расщепления воды на водород и кислород группа японских исследователей создала двухэлектродный фотоэлектрический катализатор с очень большой продолжительностью срока службы. Создаваемые сегодня в лабораториях фотоэлектрохимические катализаторы остаются работоспособными не больше одной недели. Японская разработка расщепляет воду на водород и кислород непрерывно в течение 100 дней, что может считаться рекордом по эффективности. Для автономных необслуживаемых систем в отдалённых районах — это важнейшее свойство.

Впрочем, КПД катализаторов остаётся очень низким — на уровне 0,74 %. Большинство технологий по преобразованию солнечной энергии в «зелёный» водород работают с эффективностью 1–2 %. В Министерстве энергетики США считают, что солнечные установки по добыче «зелёного» водорода выйдут на коммерческий уровень при достижении КПД 5–10 %. Поэтому учёным и промышленности есть к чему стремиться. Но японские катализаторы даже при таком низком КПД остаются рекордсменами по эффективности, поскольку могут работать довольно долго при более простой реализации процесса.

Идея разработки японцев заключается в том, что анод делается полупрозрачным и лежащий ниже катод также использует свет для фотоэлектрохимической реакции. Анод изготавливается из диоксида титана (TiO₂) — популярного сырья для производства белой краски, а катод делают из карбида кремния (SiC). Анод реагирует на ультрафиолетовый свет, а катод — на видимый. При этом на электроды подаётся определённое напряжение, чтобы запустить и поддерживать реакцию расщепления. Электроды опускаются в воду (очевидно, они должны быть едва покрыты водой), к ним подводится ток, а всё остальное делает падающий на катализаторы солнечный свет — очень простая схема.

Разработчики говорят, что проблема с низким КПД лежит в плоскости низкой эффективности диоксида титана. На следующем этапе учёные планируют найти замену этому материалу, чтобы к долговечности катализаторов добавить повышенный КПД.

Добавим, это не единственная перспективная разработка для добычи водорода с помощью солнечного света. Совместная работа итальянских и израильских учёных, например, привела к созданию катализаторов из полупроводниковых наностержней с покрытием из платиновых наносфер. КПД нанокатализаторов приблизился к 4 %. В 2019 году бельгийская исследовательская группа из KU Leuven сообщила о прототипе солнечной панели, которая поглощает влагу из воздуха и расщепляет её на водород и кислород с 15-процентной эффективностью. Есть и другие интересные разработки, что в итоге приведёт к желаемому результату — миру, где дышать станет чуточку легче.

Западная Австралия намерена принять у себя грандиозный проект по производству экологически чистого топлива, для чего будут развёрнуты солнечные и ветряные фермы общей мощностью 50 ГВт. Это больше, чем обеспечит объявленный недавно проект в Казахстане. Впрочем, оба проекта пока только на бумаге, но каждый из них — это символ эпохи декарбонизации и ступенька к более грандиозным проектам в самом ближайшем будущем.

Энергия солнца и ветра нового австралийского проекта WGEH (Западный хаб зеленой энергии) в своей финальной стадии реализации должна позволить каждый год вырабатывать до 3,5 млн тонн «зелёного» водорода или до 20 тонн аммиака. Аналогичный проект немцев в Казахстане будет несколько меньше — с энергетическими мощностями до 45 ГВт и 3 млн тонн водорода в год. На исполнение каждого из проектов потребуется около 10 лет или больше. Окончательное инвестиционное решение по австралийскому WGEH, например, ожидается в 2028 году.

Проект 50-МВт энергетической установки по добыче водорода с помощью энергии ветра и солнца. Источник изображения: InterContinental Energy

Проект WGEH разрабатывается совместно InterContinental Energy с CWP Global и Mirning People. Компания InterContinental Energy также планировала другой крупный проект в Австралии — AREH (Asian Renewable Energy Hub) — для выработки экологически чистого топлива с использованием 26-МВт мощностей солнца и ветра. Правда, новый министр экологии Австралии закрыл проект AREH под предлогом нанесения неприемлемого вреда окружающей среде. Не исключено, что консерватор может запретить также проект WGEH. Однако пока это самый крупный проект в мире для производства «зелёного» водорода.

Компания «Н2 Чистая энергетика» заключила соглашение с Корпорацией развития Камчатского края. Стороны намерены построить Пенжинскую приливную электростанцию (ПЭС) на побережье Охотского моря с амбициозной целью — сделать её мощности «одним из крупнейших источников водорода в мире».

popularmechanics.com

В 1970-е годы потенциальная мощность ПЭС оценивалась в 100 ГВт, а стоимость проекта оценивалась более, чем в 200 миллиардов долларов. Планировалось постройка двух приливных электростанций — ПЭС-1 (Северный створ) и более масштабной ПЭС-2 (Южный створ). К участию в проекте намеревались привлечь энергопотребителей из Японии, Китая и Южной Кореи.

Общий объём инвестиций ещё предстоит рассчитать — изменились как цены, так и технологии, и даже политические обстоятельства. Ожидается, что «Н2 Чистая энергетика» станет разрабатывать проект и привлекать партнеров, а Корпорация развития Камчатского края будет способствовать получению государственной поддержки.

Пока единственная приливная электростанция в России — Кислогубская ПЭС, построена в СССР в 1968 году на берегу Баренцева моря. Крупнейшая ПЭС расположена в Южной Корее, собственные станции есть в КНР, Франции, Канаде и других странах.

По словам инициаторов «реанимации» советского проекта, высокая стоимость и отсутствие потребности в дополнительной мощности в советское время были факторами, препятствующими его реализации. Теперь развитие безуглеродной экономики и начало широкого использования водородных технологий способны придать ему «второе дыхание» — т.н. Пенжинская губа является одним из самых перспективных мест в мире для строительства. По словам представителей компании, несколько лет уйдут на «финализацию проектных решений», а за ними последует инвестиционная фаза.

К 2050 году Россия намерена зарабатывать на экспорте экологически чистого водорода от 23,6 до 100,2 миллиарда долларов ежегодно. Помимо «Н2 Чистая энергетика» сегодня собственные проекты по добыче водорода есть у «Газпрома», «Росатома», и НОВАТЭКа.

Германская Svevind анонсировала колоссальный «зелёный» проект, предусматривающий добычу в Казахстане 45 гигаватт электричества от солнечных и ветровых генераторов для ежегодного производства 3 миллионов тонн водородного топлива.

newatlas.com

По своим масштабам проект не имеет даже приблизительных аналогов в мире — он обеспечивает почти вдвое большую производственную мощность, чем Asian Renewable Energy Hub, строящийся в Австралии и в пять раз большую, чем проект Enegix Base One в Бразилии. Крупнейший из действующих водородных заводов — канадский Air Liquide использует всего 20 гигаватт для питания электролизных установок, тогда как Svevind намерена тратить на эти цели по 30 ГВт.

Пока разработка находится на ранней стадии. Svevind подписала «меморандум о взаимопонимании» с казахской национальной компанией Kazakh Invest после презентации своих планов казахстанскому правительству в мае текущего года. На планирование, инженерные работы, закупки и финансирование уйдут 3-5 лет, а на строительство и ввод в эксплуатацию — ещё пять.

Казахстан выбрали за благоприятный рельеф и ветреный климат — девятая по величине страна в мире на треть состоит из степей, занимающих площадь размером большую, чем Пакистан. Сырьевая экономика страны — одна из самых процветающих в Центральной Азии, поэтому место достаточно безопасно для реализации долгосрочных проектов.

Кроме того, здесь имеются собственные заводы по производству аммония, стали и алюминия, для работы которых тоже необходим водород. Страна, пополняющая бюджет в основном за счёт экспорта углеводородов, намерена избавиться от подобной зависимости и переход на производство «зелёного» топлива является оптимальным вариантом для следующих десятилетий.

Зарождающаяся энергетика нового поколения классифицирует водородное топливо по методу получения. «Зелёный» водород получается методом электролиза из воды, этот вариант не предусматривает выброса парниковых газов, но остаётся затратным. Японская компания Eneos нашла способ снизить расходы на производство такого топлива в три раза.

Источник изображения: Nikkei Asian Review, Eneos

Реализовать свои планы Eneos в сотрудничестве с Chiyoda собирается не ранее 2030 года, а в качестве места строительства предприятия по добыче водорода выбрана Австралия. Дело в том, что само предприятие по добыче водорода из воды занимает площадь не более одного квадратного километра, но если ориентироваться на энергоснабжение производства из возобновляемых источников, то солнечная электростанция по соседству займёт уже 64 квадратных километра. Австралия и в этом смысле обладает как благоприятным климатом и географическим положением, так и достаточными площадями.

Суть технологии, предложенной японскими производителями водорода, заключается в совместном электролизе воды и толуола — на выходе получается метилциклогексан, который можно хранить и транспортировать при обычной температуре окружающей среды, тогда как чистый водород требует хранения при температуре минус 253 градуса Цельсия, что делает его транспортировку очень затратной. Извлекать водород из метилциклогексана можно уже в непосредственной близости к потребителям.

Подобная технология не только в два раза сокращает затраты на строительство завода по добыче топлива, но и в три раза снижает себестоимость килограмма водорода. В случае с Японией она сокращается до $3 за килограмм. Для справки, использующий водород в качестве топлива автомобиль Toyota Mirai в экспериментальных условиях, далёких от повседневного режима эксплуатации, способен потреблять не более 0,56 кг водорода на 100 км пути. По сути, добываемое по новой технологии топливо снижает стоимость пробега до $1,78 на сотню километров.

Японское правительство поставило цель использовать на территории страны до 3 млн тонн водорода к 2030 году. Примерно пятнадцать процентов от этого объёма должно приходиться на «зелёный» водород. Предприятие, которое в Австралии построят Eneos и Chiyoda, будет покрывать потребности Японии в водороде почти на 10 %. В энергетическом выражении производительность такого предприятия будет сопоставима с мощностью ядерного реактора.

Британский концерн Jaguar Land Rover уже через четыре года прекратит оснащать автомобили марки Jaguar двигателями внутреннего сгорания, и за это время выпустит не менее шести полностью электрических моделей Land Rover. Компания заявила, что разработает прототип легендарного Defender с силовой установкой на водородных топливных элементах, испытания которого начнутся в этом году.

Источник изображения: Jaguar Land Rover

К концу десятилетия до 60 % всех продаваемых автомобилей Land Rover и 100 % машин марки Jaguar будут обеспечивать нулевой углеродный след. Ещё через пять лет подобную заботу об окружающей среде проявит весь ассортимент выпускаемых британским концерном автомобилей. Как отмечает Bloomberg, при финансовой поддержке британских властей марка Land Rover оснастит прототип Defender силовой установкой на топливных водородных элементах, машина начнёт участвовать в испытаниях до конца текущего года.

Для британского автопроизводителя, который до сих пор делал ставку исключительно на батарейные электромобили, это серьёзный прецедент, но не факт, что «водородная» версия Defender в итоге пойдёт в серию. К преимуществам машин на водородных топливных ячейках можно отнести способность быстро восполнять запас хода и преодолевать после этого существенные расстояния, выделяя вместо выхлопа лишь воду. Препятствовать распространению «водородомобилей» продолжают высокая стоимость и отсутствие развитой заправочной инфраструктуры.

Промышленность пока не способна вырабатывать водород в достаточных количествах по разумной цене. Во многих случаях его добычей целесообразно заниматься в непосредственной близости от заправочных станций, поскольку хранение и транспортировка этого газа под большим давлением остаётся дорогим удовольствием. Чисто экономические факторы пока не способствуют скорому переходу на водород в качестве альтернативы углеводородным видам топлива. Toyota вложила огромные средства в разработку профильных силовых установок, но её модель Mirai в силу высокой стоимости пока находит ограниченное применение преимущественно в корпоративных автопарках.

Серьёзные амбиции в сфере использования водорода демонстрируют корейские марки Hyundai и Kia, они уже сейчас контролируют три четверти рынка подобных транспортных средств, а также намереваются снабжать силовыми установками на топливных ячейках сторонних автопроизводителей. Тяжёлые транспортные средства выигрывают от перехода на водород по сравнению с использованием только аккумуляторных батарей, поэтому эксперимент Land Rover с внедорожником Defender вполне оправдан, если не учитывать инфраструктурные проблемы.

Генеральный директор Daimler Truck Мартин Даум (Martin Daum) выразил уверенность в том, что грузовые автомобили на водородном топливе сыграют важную роль в сокращении вредных выбросов в транспортном секторе. Он не согласился с мнением главы Tesla Илона Маска (Elon Musk) и руководителя Volkswagen Герберта Дисса (Herbert Diess), которые неоднократно критиковали топливные элементы и говорили, что батарейное электрическое питание является единственным путём развития отрасли.

Мартин Даум | Изображение: Alex Kraus / Bloomberg

По мнению Даума, сосредотачиваться только на электрификации транспортных средств рискованно из-за нехватки необходимого для производства батарей сырья, а также проблем, связанных с отсутствующей или слабо развитой инфраструктурой зарядных станций для грузовиков и автобусов.

«Мы не можем позволить себе полагаться только на одну технологию для достижения климатических целей. До 2025 года основное внимание будет уделяться аккумуляторным электромобилям. В период с 2025 по 2035 годы нам понадобятся транспортные средства как на аккумуляторных батареях, так и на топливных элементах, потому что стремительно растущие требования к инфраструктуре требуют двустороннего подхода», — приводит Bloomberg слова Даума.

Стоит отметить, что водородные топливные элементы в течение многих лет рекламируются как потенциальная альтернатива двигателям внутреннего сгорания. Однако высокая стоимость их производства и слабо развитая заправочная инфраструктура препятствуют их более широкому распространению. Из-за этого топливные элементы остались далеко позади аккумуляторно-электрических силовых агрегатов, по крайней мере на рынке легковых автомобилей.

Электрификация коммерческого транспорта является более сложным процессом, поскольку речь идёт о массивных и тяжёлых транспортных средствах, которые используются для выполнения самых разных задач. Примечательно, что не так давно Daimler объединилась с Volvo, чтобы совместно работать в сфере создания автомобилей с топливными элементами.

Власти Южной Кореи делают серьёзную ставку на водородное топливо в программе «озеленения» экономики, поэтому американский производитель топливных элементов и установок для получения водорода методом электролиза — Plug Power, собирается построить своё предприятие в Южной Корее к 2023 году. Выйти на рынок Китая и Вьетнама американцам поможет сотрудничество с SK Group.

Источник изображения: Plug Power

В этом году корейский конгломерат уже вложил $1,6 млрд в капитал Plug Power, что позволило компаниям создать совместное предприятие для работы на южнокорейском рынке. Построенное в этой стране предприятие позволит выпускать водородные топливные элементы и электролитические установки, позволяющие получать водород из воды. Пока такой метод добычи топлива является достаточно дорогим и затратным, но зато он не сопровождается выделением парниковых газов.

Генеральный директор Plug Power Эндрю Марш (Andrew Marsh) заявил в интервью Nikkei Asian Review, что через сотрудничество с SK Group компания надеется выйти на рынки Китая и Вьетнама. К 2024 году американский производитель рассчитывает увеличить выручку до $1,7 млрд с нынешних $337 млн, и азиатский рынок в достижении этой цели должен сыграть весомую роль. Через четыре или пять лет, по мнению руководства Plug Power, в Азии компания будет получать до трети общей выручки.

В Южной Корее уже принята государственная программа по стимулированию перехода на водородное топливо. К 2025 году по всей стране должно появиться 450 заправочных станций, а количество транспортных средств на водородных топливных ячейках достигнет 200 тысяч штук. По словам представителей Plug Power, коммерческую технику и муниципальный транспорт можно перевести на водородные топливные ячейки путём замены силовых установок в имеющейся технике. Тот же вилочный погрузчик после перехода на водородные ячейки оказывается на 10 % эффективнее, чем вариант с кислотными аккумуляторами.

Сейчас Plug Power около 30 % всего производимого водорода получает из воды методом электролиза, остальные технологии подразумевают выделение парниковых газов, пусть и с дальнейшим их улавливанием. К 2025 году Plug Power рассчитывает полностью перейти на безопасный для окружающей среды «зелёный водород». На коммерческом рынке водородное топливо станет конкурентоспособным, если 1 кВт·ч, получаемый с его помощью, будет стоит не более трёх или четырёх центов США.

Plug Power сотрудничает с Renault в сфере создания коммерческих автомобилей на водородных топливных элементах, компания Universal Hydrogen при содействии Plug Power разрабатывает летательные аппараты на водородном топливе. В Южной Корее SK Group планирует сосредоточиться на добыче «голубого водорода», получаемого при переработке выбросов химических производств дочерних предприятий. В долгосрочной перспективе корейцы стремятся перейти на использование «зелёного водорода».

Не исключено, что уже до конца текущего года в России будет разработан прототип водородного автобуса. Такой информацией поделились в Министерстве промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг).

В ведомстве, как сообщает РБК, считают транспорт на водороде «очень перспективным направлением, учитывающим климатические и иные особенности нашей страны». Речь, в частности, идёт о разработке машин на водородных топливных элементах.

Напомним, единственным продуктом работы силовой установки на водородных топливных элементах является обычная вода. А поэтому такие транспортные средства не загрязняют окружающую среду.

Минпромторг полагает, что прототип городского водородного автобуса может быть создан уже до конца 2021 года, а опытная эксплуатация таких машин может начаться в течение нескольких лет — ориентировочно в 2024-м.

Развитие водородного транспорта в России потребует формирования инфраструктуры соответствующих заправочных станций. Кроме того, должны быть решены сопутствующие правовые вопросы. 

Пятого февраля правительство Южной Кореи приняло первый в мире «водородный закон», определяющий программу развития энергетической отрасли страны в ключе перехода на использование водорода. В рамках этой программы будет вложено около $38 млрд в развитие инфраструктуры, уже в следующем году в Южной Корее будут построены 310 заправочных водородных станций.

Источник изображения: Shutterstock

Как отмечает IHS Markit, к 2050 году Южная Корея стремится добиться нейтрального углеродного следа, для этого в ближайшие десятилетия будут вкладываться серьёзные суммы в развитие водородной инфраструктуры. К реализации программы с совокупным бюджетом $38 млрд на ближайшие десять лет привлечены крупные конгломераты типа SK Group. Одна только эта компания в ближайшие пять лет вложит $1,65 млрд в развитие национальной водородной экосистемы.

Именно SK Group собирается построить к 2023 году предприятие по производству сжиженного водорода, которое станет крупнейшим в мире. К середине десятилетия оно сможет снабжать потребителей 280 тыс. тн водорода в год. Топливо будет получаться из природного газа с последующим улавливанием двуокиси углерода — данную технологию принято относить к методу получения «голубого» водорода. SK Group в дальнейшем планирует выйти на рынки других стран, Китая и Вьетнама, например.

Ведущий корейский производитель стали POSCO тоже взял на себя определённые обязательства по развитию водородной инфраструктуры. На предприятиях компании будут строиться заправочные станции, а служебный транспорт будет переводиться на водородные топливные элементы. К 2050 году POSCO обязуется выпускать по 5 млн тн водорода ежегодно. В сотрудничестве с зарубежными партнёрами компания намеревается к 2030 году выпускать по 500 тыс. тн «голубого» водорода ежегодно. К 2040 году компания обеспечит ежегодный выпуск 2 млн тн «зелёного» водорода — топливо будет получаться методом электролиза из воды, побочным продуктом в данном случае станет кислород. К середине столетия объёмы производства «зелёного» водорода будут увеличены до 5 млн тн в год.

Корейские компании намереваются принимать активное участие в международных проектах по развитию водородной инфраструктуры. Сейчас на территории страны находится не более 34 заправочных станций, что делает Южную Корею четвёртым по величине рынком водородного топлива после Японии, Германии и США. Уже в следующем году в Южной Корее появятся 310 новых водородных станций, способных обслуживать 67 тыс. транспортных средств на топливных ячейках. К 2040 году количество заправочных станций вырастет на 1200 штук, они смогут обслуживать 2,9 млн машин. В следующем году Южная Корея переведёт на использование водорода энергетическую систему трёх городов, ещё три населённых пункта присоединятся к программе к 2025 году.

Главным сторонником развития транспорта на водородных топливных элементах приято считать японскую корпорацию Toyota Motor, а между тем три четверти легкового сегмента этого рынка уже заняла корейская Hyundai Motor. Ведущие позиции она собирается удержать до 2025 года, как минимум. Китайский концерн Great Wall свой первый «водородомобиль» выпустит в этом году.

Источник изображения: Bloomberg

Great Wall является крупнейшим в Китае производителем кроссоверов. Как отмечает Bloomberg, компания намеревается предложить свою первую модель на основе водородных топливных ячеек до конца текущего года. В качестве рекламного хода машины такого типа будут допущены к обслуживанию зимних Олимпийских игр 2022 года.

Компания за последние пять лет вложила $305 млн в разработку технологий, позволяющих перевести на использование водородных топливных ячеек не только автомобильный транспорт, но и железнодорожный, а также морской. К 2025 году Great Wall рассчитывает войти в тройку мировых лидеров по продажам легковых машин на водородных топливных ячейках. В отличие от аккумуляторных электромобилей, они позволяют восстановить запас хода в несколько сотен километров за считанные минуты. Большегрузному транспорту они обеспечивают больший запас хода по сравнению с аккумуляторными силовыми установками. Китайские власти также уделяют большое внимание развитию грузового и городского пассажирского транспорта на водородном топливе. КНР рассчитывает увеличить численность автопарка машин на водородных топливных ячейках до 1 млн штук к концу текущего десятилетия.

Great Wall не одинока в своих амбициях. Корпорация SAIC в ближайшие пять лет собирается вывести на рынок не менее десяти моделей на водородных топливных ячейках, а к середине десятилетия она претендует занять 10 % домашнего рынка. Основной проблемой развития данного вида транспорта пока остаётся высокая себестоимость добычи, транспортировки и хранения водорода.

Глубоко на дне океана и под вечной мерзлотой лежат обильные залежи высокоэнергетических ископаемых, до которых ни у кого не дошли руки извлечь и использовать. Это гидрат метана, который внешне напоминает спрессованный снег. Один кубический метр этого вещества способен при нагреве превратиться в 160 м³ метана и стать источником водорода. Япония может стать первой страной, которая начнёт промышленную добычу гидрата метана со дна океана.

Пример горения гидрата метана

Японский производитель нефтяных платформ — компания Modec — сообщил о намерении начать в апреле следующего года пилотный проект по глубоководной добыче гидрата метана. Эта компания специализируется на выпуске морских платформ для добычи со дна нефти и природного газа и считает, что сможет создать коммерческое оборудование для извлечения со дна нового вида топливных ископаемых.

Гидрат метана сохраняет твёрдую форму при сочетании низких температур и высокого давления. Его залежи в океане находятся на глубинах от 1000 метров и ещё на сотни метров в толще дна. Добывать такое вещество будет непросто, ведь оно будет в твёрдом состоянии. Но по мере подъёма к поверхности гидрат метана будет переходить в газовое состояние и его можно будет по трубопроводу перегонять на сушу или в хранилища.

По мнению разработчика, стоимость одной плавучей установки по подводной добыче гидрата метана составит несколько сотен миллионов долларов США. Но она быстро окупится и станет важным шагом на пути Японии к полной декарбонизаци к 2050 году, как запланировали власти этой страны. Япония сможет отказаться от импортных поставок природного газа и водорода, а стоимость водорода снизится в пять раз по сравнению с сегодняшней ценой за куб в районе $1.

Плавучая платформа Modec для глубоководной добычи нефти

Более того, по оценкам специалистов запасов гидрата метана на Земле на два порядка больше, чем нефти. Даже прямое сжигание метана даёт заметно меньше выбросов углерода, чем сжигание угля или природного газа. Также гидрат метана считается одним из факторов ускоренного потепления на Земле, поскольку его природное высвобождение усиливает парниковый эффект. Лучше это вещество использовать под контролем, убивая сразу нескольких зайцев. А в России его больше, чем снега зимой. Но это уже другая история.

Компания Toyota представила сегодня относительно компактные водородные топливные элементы, имеющие модульную конструкцию. Предполагается, что эти решения найдут применение в самых разных областях.

Принцип действия водородных топливных элементов основан на выработке электроэнергии в результате реакции между водородом и кислородом. Причём единственным побочным продуктом этого процесса является обычная вода, благодаря чему отсутствует негативное влияние на экологию.

Новые модули Toyota будут доступны в вертикальном и горизонтальном вариантах исполнения. В первом случае габариты составляют 890 × 630 × 690 мм, вес — 250 кг. Размеры горизонтального решения равны 1270 × 630 × 410 мм, вес — 240 кг.

Для каждого из модулей предусмотрены два варианта выходной мощности — 60 и 80 кВт. Диапазон напряжений простирается от 400 до 750 В.

Модули могут быть напрямую подключены к какому-либо электрическому оборудованию или агрегатам, оснащённым инвертором, мотором и аккумуляторной батареей. Это могут быть транспортные средства, катера и пр.

Более того, в связке могут функционировать до четырёх модулей. Новинки рассчитаны на эксплуатацию в широком температурном диапазоне, при пониженном атмосферном давлении, а также в условиях вибрации. 

На сегодняшний день производство стали в мире обеспечивает до 8 % ежегодного объёма выбросов парниковых газов. Это происходит по той причине, что для выплавки стали около 75 % энергии берётся в процессе сжигания угля (кокса). Шведская компания H2 Green Steel (H2GS) намерена первой доказать, что сталь и изделия из стали можно получать с помощью возобновляемых источников энергии, в частности — с помощью сжигания водорода, полученного «зелёным» способом.

Источник изображения: phonlamai/Depositphotos

Компания H2 Green Steel (H2GS) работает с бюджетом около $3 млрд. «Зелёный» водород, произведённый с помощью возобновляемых источников энергии, для проекта H2GS будет производиться в шведском регионе Боден-Лулео. Ожидается, что производство стартует в 2024 году. Планируется, что к 2030 году H2GS будет в год производить пять миллионов тонн высококачественной стали с нулевым уровнем выбросов углерода.

Сжигание в сталелитейных печах водорода сопровождается выделением энергии и образованием воды. Водород также можно использовать в качестве источника энергии для питания дуговых печей, а не только доменных. Другое дело, что производство «зелёного» водорода всё ещё очень дорого и разработчикам предстоит сделать много открытий для удешевления его производства.

Источник изображения: energyvulture.com

Кроме «зелёного» способа водород вырабатывается также «серым» и «синим» способом. В последнем случае выработка происходит с использованием электроэнергии, полученной на АЭС, а в случае «серого» способа — при сжигании природного газа или угля. Пока получение водорода «зелёным» способом не наберёт силу, «серый» и «синий» водород собирается поставлять в Европу Россия, включая транспортировку по трубопроводам.

Komatsu, ведущий производитель строительной техники в Японии, объявил о планах сделать ставку на водород в качестве более экологичной альтернативы дизельному топливу для своих тяжёлых карьерных самосвалов. Такой переход будет совершён впервые в отрасли.

Самосвал Komatsu 980E (Paul H. Trantow)

Компания начнёт свою программу разработки грузовиков с водородными топливными элементами в 2021 году и планирует вывести машины на рынок к 2030 году. Водородная энергия уже начинает применяться в некоторых автобусах и дорожных грузовиках, но усилия по её внедрению в горнодобывающей промышленности предпринимаются впервые — в связи со стремлением клиентов Komatsu сократить выбросы углекислого газа в своём бизнесе.

Сегодня некоторые карьерные самосвалы работают на электричестве, но подавляющее большинство из них дизельные. Преимущество использования водорода в качестве топлива заключается в том, что грузовики с нулевым уровнем выбросов могут передвигаться по маршрутам, недоступным для линий электропередач.

Карьерные самосвалы перевозят 600 и более тонн грузов — это огромная и очень тяжёлая техника. Перевод таких машин на водородную энергию ставит массу сложных технических задач по сравнению с обычными автомобилями на водородных топливных элементах. Стоимость представляет собой важное препятствие. Komatsu планирует закупать топливные элементы для своих водородных грузовиков у внешних поставщиков. Используемые для получения электроэнергии блоки топливных элементов дорогие, но если они будут применяться в более широком спектре отраслей, то массовое производство снизит их стоимость.

Поставки горнодобывающей техники формирует примерно 40 % продаж Komatsu. Компания является конкурентом американской Caterpillar и китайской Sany. Она стремится стать более конкурентоспособной в этой области и для этого, в частности, приобрела в 2017 году американского производителя Joy Global.

Учитывая важность горнодобывающей промышленности, Komatsu хочет скорее адаптировать отрасль к уходу от ископаемого топлива. Компания поставила цель вдвое сократить выбросы CO₂ в своей строительной и горнодобывающей технике к 2030 году по сравнению с уровнем 2010 года. В рамках общей инициативы компания объединилась с американским производителем коммерческих электромобилей для производства электрифицированной тяжёлой техники и планирует в 2023 году начать массовый выпуск готовой продукции на традиционных аккумуляторных батареях.