Водородные топливные элементы становятся все более заметным решением в поиске путей обеспечения энергетической безопасности.
Эти технологии обладают потенциалом для трансформации транспортного сектора, промышленных процессов и производства электроэнергии.
Для полного раскрытия их преимуществ необходимы значительные успехи в разработке, производстве и внедрении.
Министерство энергетики США играет ключевую роль в этом переходе, возглавляя инновационные инициативы, продвигающие водородные технологии.
Посредством целевого финансирования, стратегических партнерств и фокуса на исследованиях и разработках, ведомство закладывает основу для будущего, основанного на водороде.
Директор Управления водородных и топливно-элементных технологий Министерства энергетики США, доктор Сунита Сатьяпал, сообщает о текущих усилиях ведомства и стратегическом видении водорода в создании безопасного энергетического ландшафта.
Управление водородных и топливно-элементных технологий курирует сотни проектов, охватывающих всю производственно-сбытовую цепочку.
Исследовательская деятельность Управления включает производство, доставку и хранение водорода, технологии топливных элементов, разработку кодов и стандартов безопасности, а также развитие кадрового потенциала и взаимодействие с сообществами.
Кроме того, ведомство занимается разработкой и интеграцией систем, что включает демонстрацию предкоммерческих технологий для снижения рисков.
Интегрируя технологические достижения, такие как электролизеры, с возобновляемыми источниками энергии и атомной энергетикой, демонстрируются водородные системы в промышленном масштабе.
Более десяти лет назад была разработана стратегия создания консорциумов под руководством национальных лабораторий, обеспечивающая необходимое финансирование этих инициатив.
Одной из заметных инициатив является Million Mile Fuel Cell Truck Consortium, цель которого – обеспечить коммерческую жизнеспособность грузовиков на водородных топливных элементах, особенно для тяжелых транспортных средств, предназначенных для дальних перевозок.
Достижение пробега в миллион миль за срок службы является критическим требованием, подчеркивающим необходимость в долговечных системах с длительным сроком эксплуатации и увеличенным запасом хода.
Разработка технологий водородных топливных элементов имеет решающее значение.
С 2004 года финансирование со стороны ведомства привело к выдаче более 1000 патентов США по результатам поддержанных им научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Это включает около 30 коммерческих технологий, таких как катализаторы, мембраны и электролизеры, а также еще 65 технологий, которые, как ожидается, могут быть коммерциализированы в ближайшем будущем.
Одним из примечательных примеров успеха, который интересно выделить, являются ранние инвестиции в вилочные погрузчики на водородных топливных элементах, работающие с нулевым уровнем выбросов на складах.
Сегодня в эксплуатации находится около 70 000 коммерческих водородных вилочных погрузчиков в таких крупных компаниях, как Amazon и Walmart, что иллюстрирует, как государственное финансирование может способствовать прорывам на рынке.
Другой новой интересной инициативой, реализуемой в сотрудничестве с Министерством обороны, является грузовик на топливных элементах H2 Rescue.
Этот грузовик предназначен для ликвидации последствий стихийных бедствий и недавно установил мировой рекорд Гиннесса по самому большому расстоянию, пройденному транспортным средством на водородном топливе, – 1806 миль на одном баке водорода.
Выделяя только водяной пар, эта альтернатива дизельным грузовикам может обеспечивать 25 киловатт мощности до 72 часов без дозаправки, что дает ей значительный потенциал для обеспечения энергией в критических ситуациях.
Одной из главных проблем, над преодолением которой ведется работа, остается стоимость.
Активно реализуются инициативы по снижению этих затрат.
Цель по производству водорода – достичь одного доллара за килограмм в течение десятилетия, к 2031 году.
В настоящее время стоимость водорода, производимого из возобновляемых источников путем электролиза, колеблется от пяти до семи долларов за килограмм.
Снижение затрат по всем аспектам технологии – производство, доставка, хранение и топливные элементы – является одним из наиболее значительных барьеров, которые необходимо преодолеть.
Государственное финансирование играет решающую роль в достижении этой цели, поскольку оно стимулирует инвестиции частного сектора, что, в свою очередь, способствует коммерциализации и успеху на рынке.
Кроме того, ключевая проблема заключается в обеспечении спроса на водород.
Важно не только сосредоточиться на увеличении производства, но и на расширении внедрения и стимулировании рыночного спроса в различных секторах.
В конечном счете, необходимо масштабировать эти технологии для достижения подлинной коммерческой жизнеспособности.
Национальная стратегия и дорожная карта США по водороду, разработанная с учетом общественного мнения и значительного вклада заинтересованных сторон, намечает потенциал производства в США 50 миллионов метрических тонн водорода к 2050 году, с промежуточными целями, установленными на 2030 и 2040 годы.
Выбрать фаворита среди множества инициатив сложно, однако ведомство с энтузиазмом относится ко всем аспектам своей работы.
Каждая область, такая как производство водорода и инновации в электролизе, демонстрирует большой прогресс, особенно по мере завершения текущих проектов.
Кроме того, значительные перспективы имеют такие новые направления, как геологический водород, часто называемый природным водородом.
Управление водородных и топливно-элементных технологий координирует усилия в рамках Министерства энергетики, а также других ведомств через Межведомственную рабочую группу по водороду; также ведется сотрудничество с другими агентствами для изучения возможностей в области геологического водорода.
Что касается конечного использования, технологии топливных элементов вызывают значительный интерес, особенно в секторе тяжелого транспорта, где критически важны большой запас хода и быстрая заправка.
Наблюдаются значительные успехи в топливных элементах, профинансированных ведомством.
Примечательно, что недавно была запущена программа L’Innovator, направленная на ускорение передачи технологий лабораторий Министерства энергетики в коммерческий сектор.
Эта программа призвана связать ресурсы с готовыми к рынку продуктами путем сотрудничества с отраслевыми партнерами и предоставления финансирования для обеспечения соответствия новых технологий рыночным требованиям и наличия четкого пути к коммерциализации.
В рамках Million Mile Fuel Truck Consortium исследования привели к созданию катализатора, превзошедшего ожидания.
Этот катализатор достигает впечатляющей мощности в 2,5 киловатта на грамм платины и характеризуется конкретными показателями производительности и стоимости.
В настоящее время эта технология вместе с соответствующей интеллектуальной собственностью предлагается для лицензирования промышленности.
Это достижение способно значительно улучшить смежные технологии.
Одна из предыдущих инициатив Управления заключалась в создании инновационного пилотного проекта в сотрудничестве с технологиями Национальной лаборатории для снижения рисков.
Инвестиции ведомства в размере двух миллионов долларов катализировали привлечение впечатляющих 160 миллионов долларов от частного сектора на создание производственных мощностей для катализаторов и топливных элементов, демонстрируя эффективность такой поддержки.
Перспективы отрасли невероятно позитивны, и рынок переживает значительный рост, особенно в части установок электролизеров.
С 2021 года зафиксирован 25-кратный рост таких установок: в США зарегистрировано 4,5 гигаватта запланированных или строящихся мощностей по сравнению с всего 0,17 гигаватта в 2021 году.
Сочетание значительных достижений в водородных технологиях, надежной политической поддержки, существенных инвестиций и целенаправленных исследований позиционирует водородную промышленность США как будущего мирового лидера.
По мере того как эти элементы объединяются, потенциал роста и инноваций в этом секторе проложит путь к энергетическому будущему, принося пользу как экономике, так и окружающей среде.
+ There are no comments
Add yours