Водородное отопление дома: Водород для отопления зданий — необоснованное решение

Водород для отопления зданий — необоснованное решение

Издание Energy Monitor опубликовало любопытный материал по вопросу использования зелёного водорода для отопления зданий. Речь идёт о «прямом» использовании h3, то есть о замене отопительных устройств (котлов), работающих на природном газе, на водородные.

Подобные намерения и проекты автор статьи характеризует английской идиомой «to sell someone a pup» («продать щенка»), которая означает подмену, обман, ситуацию, когда под видом одного товара продаётся другой.

Задачи перехода к климатически нейтральному состоянию в европейских странах подразумевают, что в энергосистемах (почти) не будет места для природного газа. Поэтому газовая промышленность пытается продать идею, что можно заместить ископаемый газ водородом, используя существующую газовую распределительную инфраструктуру.

Соотвествующие пилотные проекты уже ведутся. Например, шотландская газораспределительная сеть SGN реализует проект по водородному отоплению 300 домов.

В его рамках гражданам предлагаются демонстрационные водородные устройства (бойлеры-нагреватели), и в Великобритании даже принят соответствующий стандарт, позволяющий использовать такие котлы.

Однако данное «простое» решение является чрезвычайно неэффективным.

Зелёный водород может играть важную роль в энергетическом переходе, у него множество конкретных применений, для которых мало альтернатив. h3 потребуется в больших количествах для декарбонизации промышленности и транспортного сектора, например, химического производства и судоходства. Кроме того, водород может использоваться для выработки электроэнергии в периоды, когда выработки из возобновляемых источников энергии недостаточно. Тем не менее, стоимость и потери эффективности, скорее всего, будут ограничивающими факторами, препятствующими широкому распространению этой опции.

Использование водорода для отопления зданий в больших масштабах проблематично по разным причинам.

Во-первых, производство «зеленого водорода» путем электролиза чрезвычайно расточительно по сравнению с использованием возобновляемой энергии непосредственно для работы тепловых насосов или электромобилей. Для обогрева дома водородом требуется примерно в пять раз больше энергии ветра или солнца, чем для обогрева того же дома с помощью эффективного теплового насоса. Для иллюстрации тезиса приводится следующий график: 

«Кажется маловероятным, что у Европы есть деньги и земля, чтобы построить в пять раз больше турбин и солнечных панелей, только для того, чтобы поддерживать в эксплуатации старые газовые магистрали», — отмечает автор.

Во-вторых, «зеленый» водород недешев и, как ожидается, будет стоить около 0,1 евро за киловатт-час (кВтч) в 2030 году в месте производства, согласно недавнему исследованию Международного энергетического агентства. На национальном уровне Комитет по изменению климата Великобритании представил очень похожие цифры. Они значительно превышают текущие цены на газ для жилых домов во многих европейских странах.

Перенаправление ограниченных поставок зеленого водорода в сектор недвижимости также приведет к увеличению стоимости водорода для ключевых отраслей, где он будет исключительно необходим.

Инновации и дальнейшее снижение стоимости возобновляемой электроэнергии, конечно приведут к снижению затрат на водород в будущем, но большая часть затрат на производство водорода путем электролиза — это стоимость входящей электроэнергии (80–86%), а не капитальные или эксплуатационные расходы. Это означает, что разница в стоимости с прямой электрификацией останется такой же.

Также отмечается, что преобразовать газовую сеть в водородную не так уж просто. Требуется замена существующих газовых счетчиков и горелок в бытовых приборах, а иногда и устройств целиком. Это колоссальная задача, как показали исследования по логистике перехода на водород.

Всё сказанное не означает, что водород неприменим для отопления. Гибридные тепловые насосы могут сыграть роль, используя небольшое количество водорода в качестве резерва во время длительных периодов холода. Водород также может играть роль в балансировании системы электроснабжения и таким образом косвенно поддерживать электрификацию теплоснабжения.

Однако, даже если водород станет доступным в больших количествах и по более низким ценам, чем ожидается, в ближайшее время он не будет играть большой роли в декарбонизации систем отопления. Centrica, старейшая в мире и крупнейшая газовая компания в Великобритании, недавно заявила, что «для использования водорода в домашних условиях, скорее всего, потребуется больше десяти лет, а затраты для потребителей пока неизвестны».

Автор считает, что нужно отказаться от этого «необоснованного» решения.

Я с ним солидарен. По моему убеждению, электрическое решение является однозначно предпочтительным. Дома с низким энергопотреблением (например, пассивные дома) в сочетании с теплоснабжением, основанным на электричестве (как при локальной, так и централизованной организации теплоснабжения) – это просто, надежно и энергетически эффективно. Водородный вариант отопления – это слишком сложно и дорого. Да, со временем к такому можно привыкнуть, и стоимость снизится, но в этом просто-напросто нет необходимости.

Например, в случае водородного «Дома будущего», который уже несколько лет заселён в Швейцарии, и который является полностью автономным, водород используется в качестве промежуточной субстанции, в которой сохраняется энергия. Но конечные потребители-жители получают в свои квартиры всё-таки готовые тепло и электричество, а не водород.

Вопрос использования водорода для отопления подробно исследовал немецкий институт Fraunhofer IEE и пришёл к аналогичным выводам.

Результаты исследования однозначны: водород не подходит для отопления зданий. Количество зеленой электроэнергии, необходимой для производства зеленого водорода для этой цели, на 500-600 процентов больше, чем количество, необходимое для питания эквивалентного количества тепловых насосов.

Уважаемые читатели!

Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области возобновляемых источников энергии.

Яндекс Кошелёк 

Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241

Водородный котел отопления, построение устройства в частном доме своими руками

Научно-технический прогресс не стоит на месте, постоянно удивляя потребителей различными новшествами и полезными достижениями. Они касаются всех сфер, в том числе – комфортного проживания и отопления домов. С этой целью не так давно на российский рынок была выведена уникальная продукция – водородные котлы отопления.

Уникальные особенности котлов на водороде

Котлы такого типа мало востребованы в России по причине недостаточной информированности о них широких масс потребителей. В западных странах этот альтернативный вид отопления уже довольно распространен благодаря доказанной экологической чистоте, а также получению заметной экономии при оплате за коммунальные услуги.

«Порождающий воду» – именно так звучит перевод термина «водород» с латыни. Этот элемент считается самым распространенным веществом в мире, из него наполовину состоит солнце, он широко применяется в промышленности, а также обладает массой уникальных свойств, которые и были использованы при разработке водородного отопительного котла. Главное уникальное свойство элемента – его неисчерпаемость в недрах и окружающем мире.

Процесс получения водорода прост и понятен. Для него требуется обязательное наличие электрической энергии и воды. Электроток способствует расщеплению молекул воды на кислород и водород, который впоследствии можно использовать с целью обогрева помещений.

Водород как энергоноситель считается самым безопасным и чистым элементом, а отопление на его основе получается полноценным и эффективным.

Котлы такого типа можно гармонично встроить своими руками в уже существующую отопительную систему без ущерба для нее.

Основные нюансы водородных котлов

Мощность котлов, работающих на основе водорода, выбирают в зависимости от площади сооружения, которое необходимо обогреть.

С помощью техники подобного рода можно решать множество задач, связанных с обогревом. Это происходит благодаря одновременному функционированию нескольких каналов, предназначенных для выработки водородной энергии (максимум их может быть 6).

Модульная система, присущая водородным котлам, обеспечивает независимую работу каналов, никак не воздействуя при этом на снижение эффективности установки. Каждый отдельный канал содержит свой катализатор.

Плюсы обогрева водородом

Котел, работающий на водороде, востребован по многим причинам:

1. Неисчерпаемость водорода, а также возможность получать его в любом количестве.
2. Получение водорода считается более выгодным экономически, чем постоянная добыча полезных ископаемых, обладающих горючими свойствами (газа, угля, нефти и т. д.).
3. Система отопления работает без вредных для людей и атмосферы выхлопов, выделяя обычный водяной пар.
4. Нет необходимости в пламени (водородное отопление работает на базе химических реакций).
5. Котел обладает максимально высоким КПД.
6. Устройство работает совершенно бесшумно.
7. Отсутствует необходимость в строительстве и эксплуатации дымохода.
8. Требования безопасности к водородному отоплению ниже, чем к установкам, работающим на основе газа.

Недостатки водородных котлов

Несмотря на массу преимуществ, важно знать о недостатках таких агрегатов:

• необходимость постоянного пополнения катализатора;
• взрывоопасность элемента при несоблюдении строгих требований;
• неудобная транспортировка водорода;
• недостаток специалистов по установке, а также сервисному обслуживанию подобного оборудования в России;
• недостаточное количество необходимых запчастей по причине неразвитого рынка водородного отопления.

Самостоятельное сооружение

Ввиду того что массовое производство подобных агрегатов на сегодняшний день отсутствует, их покупка является нелегким процессом. Скорее всего, придется оформлять индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где впервые разработали и запустили в работу такие устройства.

Но подобное решение вопроса по карману далеко не всем потребителям. В этом случае стоит рассмотреть возможность сооружения котла своими руками.

Как устроен самодельный котел отопления на водороде?

Система водородного обогрева состоит из генератора, горелки и котла.

Точной и гарантирующей успех инструкции по сооружению водородного котла на сегодняшний момент не может дать ни один источник. Но согласно навыкам и опыту практикующих химиков и техников такой агрегат должен состоять из следующих компонентов:

1. Теплообменник.
2. Электролизер.
3. Камера сгорания.
4. Предохранительный блок, защищающий от «обратки» (с 2 ступенями).
5. Емкость с электролитом и вырабатываемым водородом. Она должна быть изготовлена из легированной или нержавеющей стали, а также снабжена клапаном, с помощью которого можно сбрасывать давление в системе.

Принцип действия котла

Водород начинает вырабатываться после попадания электролитического раствора внутрь электролизера. Под воздействием катализатора с О2 элемент делится на тепло и воду. Полученное тепло, имеющее температуру порядка 40 градусов, идет в отопительную систему, проходя предварительно через теплообменник.
Очень часто такой температуры хватает для полноценного обогрева дома с помощью теплых полов.

Выделившаяся в результате химической реакции вода поступает в бак (с электролитом), а затем определенная часть раствора подвергается самовоспламенению за счет процесса рециркуляции.

Монтаж водородного котла

Для монтажа конструкции следует приобрести такие комплектующие:

• 12-Вольтный блок питания;
• 30-Амперный ШИМ регулятор;
• трубки разных диаметров, изготовленные из нержавеющей стали;
• емкость.

Вода в идеально герметичных условиях подается внутрь емкости с диалектиком. Там расположены пластины из нержавеющей стали, примыкание которых друг к другу обеспечивается изолятором. Пластины получают 12-Вольтное напряжение. Результатом будет разложение воды на газы.

Использование ШИМ регулятора позволяет преобразовывать постоянный ток в импульсный или переменный, что увеличивает общую эффективность системы.

Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?

Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.

 

Соорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.

Котел отопления на водороде: обзор лучших. Водородный котел

Использование водорода в отоплении

В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.

Котел отопления на водороде итальянского производства

Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.

Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет. В данном случае выделяется только пар, не вредный для окружающей среды. А получить водород – это доступный процесс. Все, на что будут идти расходы, — это только электроэнергия. А если вы будете, используя водородный генератор для отопления, задействовать еще и солнечные панели, то и затраты на электричество можно минимизировать.

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.

Принцип работы водородного отопления

Газ выделяет большой объем тепловой энергии, которая образуется при взаимодействии водородных и кислородных молекулярных соединений. Процесс требует много места, выделяет КПД более 80% и при обустройстве схемы необходимо позаботиться о большой емкости, в которой и будет происходить взаимодействие молекул с последующим выделением тепла.

Если хозяин просчитывает, как сделать водородное отопление дома, нужно знать, что при выходе из котла температура теплоносителя может достигать показателей +40 С. Таких параметров хватает для подачи тепла в помещения большого размера. По устройству котлы могут быть модульными, оснащенными катализатором в каждом канале выхода. Это свойство особенно удобно при формировании системы отопления на много лучей – каждый канал можно отрегулировать с подачей теплоносителя по индивидуальным параметрам температуры.

Получается, что если правильно рассчитать показатели, то при монтаже одного котла с водородным отоплением можно провести отопление по нескольким комнатам с учетом разных температурных показателей. Например, один вывод запускается на теплые полы, второй – к трубопроводу под потолок, третий – запускается в гостиную и так далее.

Совет! Чтобы снизить расходы, можно оборудовать обогрев на солнечных батареях, коллекторах, поставить водородный генератор для отопления частного дома. В этом случае затраты на обслуживание потребуются минимальные, регулярных расходов практически не будет.

Преимущества и недостатки

Профессионалы выделяют следующие достоинства отопления на водороде:

1. Нет огня. Тепловая энергия вырабатывается в процессе протекания химической реакции, где не требуется горения любого вида топлива.
2. Постоянство температурных показателей. Теплоноситель поддерживается в нагретом до +40 С состоянии на всем протяжении времени, пока котел запущен в эксплуатацию.
3. Универсальность применения. Нет никаких ограничений для формирования системы в любых строениях.
4. Практичность. Невысокая температура теплоносителя гарантирует отсутствие ожогов, а смонтировать схему отопления сможет домашний мастер с минимальными навыками владения инструментом.
5. Экологичность. В процессе работы прибор не выделяет вредных газов, продуктов сгорания, частиц отработки и шлака. Котел выделяет нейтральный газ, не загрязняющий атмосферу.

Окупается схема через 3-3,5 года, при условии применения в качестве постоянного и основного источника тепла. Единственной альтернативой может стать газовое отопление, но при всей дешевизне топлива, подключение к магистрали не всегда возможно.

К минусам относят высокую взрывоопасность водорода, поэтому важно обеспечить все степени безопасности при использовании сырья и транспортировку топлива только в низкотемпературных режимах. Именно из-за сложностей в подвозе водорода такая схема отопления применяется сегодня достаточно редко.

Эксперименты с вечным поленом

Вечным поленом называют небольшой металлический бак с маленькими отверстиями для выхода водяного пара. Эту емкость заполняют водой, закручивают горловину болтом, и кладут на дно печи. Емкость разогревается до большой температуры, с нее выходит водяной пар, поступая прямо на горящие угли.

В результате, по заявлениям экспериментаторов, черная сажа в дыму пропадает. Т.е. якобы частички углерода, обычно уносимые в трубу, теперь все реагируют с кислородом.
Пламя становится насыщенным с длинными языками и т.д.

Но правда замеры реального полученного тепла не проводились, замерить его в домашних условиях невозможно, но все признаки большой энергоотдачи присутствуют….

Перспективы водорода как топлива для котла отопления

• Водород – это самое распространенное «топливо» во Вселенной и десятый по распространению химический элемент на Земле. Проще говоря – проблем с запасами топлива у вас не будет.
• Этот газ не может навредить ни людям, ни животным, ни растениям – он не токсичен.
• «Выхлоп» водородного котла абсолютно безвреден – продуктом горения этого газа является обычная вода.
• Температура горения водорода  достигает 6000 градусов Цельсия, что говорит о высокой теплоемкости этого вида топлива.
• Водород легче воздуха в 14 раз, то есть при утечке «выброс» топлива улетучится из котельной сам по себе, причем в очень сжатые сроки.
• Стоимость одного килограмма водорода – 2-7 долларов США. При этом плотность газообразного водорода равна 0,008987 кг/м3.
• Теплотворная способность кубического метра водорода – 13 000 кДж. Энергоемкость природного газа в три раза выше, но себестоимость водорода как топлива ниже в десятки раз. В итоге альтернативное отопление частного дома водородом обойдется не дороже практики использования природного газа. При этом владельцу водородного котла не нужно оплачивать аппетиты хозяев газовых компаний и строить дорогостоящий газопровод, а равно и проходить чрезвычайно бюрократизированную процедуру согласования всяческих «проектов» и «разрешений».

Словом, как топливо водород имеет самые радужные перспективы, которые уже оценила аэрокосмическая отрасль, использующая водород для «заправки» ракет.

Современная разработка — водородный отопительный котел

Как работает котел отопления на водороде

Точно так же, как и обычный газовый котел:

• Топливо подается на горелку.
• Факел горелки разогревает теплообменник.
• Залитый в теплообменник теплоноситель транспортируют к батареям.

Только вместо магистрального газопровода или емкостей со сжиженным горючим для производства топлива необходимо использовать особые установки – генераторы водорода.

Причем самый распространенный вид бытового генератора – это электролитическая установка, расщепляющая воду на водород и кислород. Себестоимость топлива, которое производят электрические генераторы для отопления водородом доходит до 6-7 долларов за килограмм. При этом для производства кубического метра горючего газа необходима вода и 1,2 кВт электроэнергии.

А вот на отводе продуктов горения в данном случае можно сэкономить. Ведь в процессе горения смеси кислорода и воздуха выделяется только водяной пар. Так что «настоящий» дымоход такому котлу не нужен.

Плюсы водородных котлов

• Водородом можно «топить» любые котлы. То есть абсолютно любые – даже старые «советские» агрегаты, приобретенные в 80-х годах прошлого века. Для этого вам понадобится новая горелка и гранит или шамотный камень в топке, увеличивающий тепловую инерцию и нивелирующий эффект перегрева котла.
• У водородных котлов увеличенная тепловая мощность. Стандартный газовый котел на 10-12 кВт на водороде «выдаст» до 30-40 киловатт тепловой мощности.
• Для отопления водородом по большому счету нужна только горелка. Поэтому «под водород» можно переделать даже твердотопливный котел, инсталлировав горелку в топку.
• Базу для получения топлива – воду – можно извлечь из водопроводного крана. Хотя идеальным полуфабрикатом для производства водорода является дистиллированная вода, в которую подмешен гидроксид натрия.

Минусы водородных котлов

• Малый ассортимент водородных котлов и газогенераторов промышленного типа. Большинство продавцов предлагают «самоделки» с сомнительной сертификацией.
• Высокая цена промышленных моделей.
• Взрывоопасный «характер» топлива – в смеси с кислородом (в пропорции 2:5) водород превращается в гремучий газ.
• Высокий уровень шума газогенерирующих установок.
• Высокая температура пламени – до 3200 градусов Цельсия, затрудняющая использование водорода в качестве топлива для кухонной печи (нужны особые рассекатели). Впрочем, h3ydroGEM — котел отопления на водороде итальянского производства giacomini – укомплектован горелкой температурой пламени  до 300 градусов Цельсия.

Составные части водородной установки

Устройство системы для отопления, функционирующей на водороде, достаточно проста.

Котел, играющий роль теплообменника, – это основной элемент, где происходит выработка водорода.

Котел, функционирующий на водороде, можно собрать из доступных элементов, а для его работы необходима лишь обычная или дистиллированная вода (+)

Элетролизер – главная действующая часть котла, где происходит электролитическая реакция, приводящая к распаду воды на h3 и О2. Элемент представляет собой резервуар, наполненный водой, в который помещаются металлические электроды, обладающие максимальной проводимостью тока.

К пластинкам подсоединены провода, по которым осуществляется подача электричества.

Горелка – приспособление, способствующее разогреву теплоносителя в отопительной системе. Находится в топочной камере, для ее разжигания подается искра.

Клапан горелки – специальная деталь, находящаяся в верхней части устройства. Благодаря этой детали h3, поднявшийся наверх, легко преодолевает барьер, недоступный другим выделившимся веществам, и поступает непосредственно в горелку.

В заводских водородных котлах предусмотрен блок управления. На панели отображаются показатели напряжения и тока, регулятор мощности и рычаги настройки других параметров работы

Трубопровод – коммуникации, которые отходят от агрегата и используются для подачи тепла во все помещения дома. Для обвязки используют трубы отопления диаметром диаметром 25-32 мм. При прокладке соблюдают основополагающее правило: диаметр каждого следующего разветвления должен быть меньше, чем у предыдущего.

Критерии выбора генераторов

При решении приобрести подобную технику, важно обращать внимание на следующие критерии.

Мощность. У современных приборов величина этого показателя может значительно варьироваться, что позволяет выбрать оптимальный вариант как для небольшого дома, так и для двух-, трехэтажного строения.

Средний расход воды в современных моделях генератора не слишком велик. В течение 24 часов для функционирования прибора понадобится примерно 5,5 литров, за счет которых генерируется 1,2-2 литров топлива

Число контуров. На приборах, функционирующих на водороде, обычно устанавливается отопительный контур. В некоторых моделях предусмотрен также дополнительный монтаж второго (нагревательного) контура.

Уровень потребления электроэнергии. Технологии сегодняшнего дня позволяют добиться отличной производительности тепла при использовании минимума электричества. Энергопотребление различных видов генераторов варьируется от 1,2 до 3 кВт за 1 час.

Низкий расход электроэнергии достигается благодаря тому, что водородный котел работает не беспрерывно, а лишь для поддержания определенной температуры в помещении.

Источник питания. Все разновидности водородных генераторов можно разделить на две большие категории: одна работает от газа, другая – от электричества.

Производитель. Лучше предпочесть проверенных производителей (Италия, США). Стоит опасаться некачественной продукции, предлагаемой сомнительными предприятиями по крайне низким ценам.

Советы по эксплуатации котла

Для улучшения функционала агрегата важно придерживаться прилагаемой инструкции. Усовершенствовать работу прибора можно, добавив дополнительные детали (при этом следует строго соблюдать правила безопасности).

Установленный на горелке датчик пламени повышает безопасность системы. При затухании огня устройство в автоматическом режиме перекрывает поступление горючего газа в горелку, тем самым препятствуя его попаданию в помещение

Можно вмонтировать во внутреннюю часть теплообменника специальные датчики, позволяющие отслеживать повышение показателей нагрева воды, а также дополнить конструкцию горелки запорной арматурой.

Достаточно подключить ее непосредственно к датчику температуры, чтобы котел автоматически выключался, как только нагрев достигнет заданного показателя.

Полезно также установить устройство нормированного охлаждения котла.

Устройства на водороде могут применяться не только как единственное отопительное оборудование в доме, но и совмещаться с другими системами нагрева. Основные теплоустановки в этом случае могут работать в низкотемпературном режиме.

В случае соблюдения норм эксплуатации агрегат, работающий на водороде, послужит не один десяток лет. Хотя гарантийный срок подобных устройств составляет 15 лет, на практике они могут качественно работать на протяжении 20-30 лет.

Починка подобных аппаратов не составит труда опытному мастеру, поскольку принципиальная схема котла на водороде не слишком отличается от аналогов, работающих на иных видах топлива.

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Схема единичной пары электродов, используемых в топливной ячейке Мейера

Схема ячейки Мейера

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Чертёж топливной ячейки

Чертёж топливной ячейки

Электрическая схема ШИМ-регулятора

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

1. Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.

   Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа

   При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.

2. Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
   — диаметр внешней трубки — 25. 317 мм;
   — диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.
   

   От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность

3. ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.
   

   Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.

4. Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
5. Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.
   

   Конструкция бабблера

6. Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
7. Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
8. Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
9. Автомобильный силикон или другой герметик.

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие инструменты:

• ножовку по металлу;
• дрель с набором свёрл;
• набор гаечных ключей;
• плоская и шлицевая отвёртки;
• угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
• мультиметр и расходомер;
• линейка;
• маркер.

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Техника безопасности и особенности эксплуатации

Отопительный котел на водороде нужно правильно эксплуатировать.

В ходе его использования придерживайтесь следующих правил:

• Нельзя самостоятельно модернизировать и переделывать водородное нагревательное оборудование. Это повышает вероятность утечки водорода. При его взаимодействии с воздухом создается взрывоопасная ситуация.
• Установите внутри теплообменника датчики температуры. Это позволит контролировать степень нагрева воды. Периодически проверяйте температуру, не допускайте перегревания теплоносителя.
• Не эксплуатируйте отопительное оборудование в режимах и условиях, которые не предусмотрены производителем. Это может привести к нежелательной цепной реакции.
• На горелочное устройство установите запорную арматуру и подключите ее к температурному датчику. Это позволит при необходимости обеспечивать охлаждение котла.
• Если давление газа в камере сгорания критически повышается, то нужно выяснить причину такого повышения, принять меры для стабилизации работы.
• Следите за подачей воды, периодически меняйте электролитный раствор.

Важно! При правильной и бережной эксплуатации водородное нагревательное оборудование прослужит до 30 лет, вдвое превысив гарантийный срок.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже видеоролике вы увидите обзор модели газового котла, работающего на водородном топливе, произведенного известной корейской компанией DAEWOO.

Водород не без основания называют топливом будущего: этот газ может стать практически безграничным ресурсом дешевого экологически чистого горючего, которое можно использовать в разных установках.

Котел на водородном топливе, изготовленный в заводских условиях или самостоятельно, позволит создать автономную отопительную систему. Это поможет значительно сократить платежи в ЖКХ, решит вопрос о поддержании комфортной температуры в жилых комнатах и подсобных помещениях.

Источники

• https://otoplenie-doma.org/otoplenie-na-vodorode.html
• https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/sistemy-otopleniya/vodorodnoe-induktsionnoe/otoplenie-na-vodorode.html
• http://teplodom1.ru/domotopl/286-toplivo-iz-vody-samoe-deshevoe.html
• https://www.tproekt.com/vodorodnyj-kotel-otoplenia-aponcy-uze-10-let-tak-topat-domiki/
• https://sovet-ingenera.com/otoplenie/kotly/vodorodnyj-kotel-otopleniya.html
• https://aqua-rmnt.com/otoplenie/generator-vodoroda-dlya-sistemy-otopleniya-sobiraem-dejstvuyushhuyu-ustanovku-svoimi-rukami.html
• https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/oborudovanie/kotly/kotel-vodorodnyy.html

Эффективный и взрывоопасный. Сможет ли Москва перейти на водородное отопление

Фото: pexels

Не так давно водородом начали отапливать дома в Европе. Ученые говорят, что эта технология дает больше тепла, чем остальные популярные источники энергии. Однако пустить его по трубам Москвы пока невозможно. Почему первый элемент таблицы Менделеева уже греет дома в Европе и когда для топлива «h2» созреет столица, узнала «МП»

Газ для голландцев

Нидерландская компания Stedin начинает отапливать жилой комплекс в Роттердаме водородом. По информации издания SmartCityHub, газ будет производится на небольшом заводе и подаваться в квартиры по трубопроводу – логистически эта система мало чем отличается от московского центрального отопления.

ЖК, который будет греться газом, – почти хрущевка: он построен несколько десятков лет назад, в нем пять жилых этажей, внешне его корпуса напоминают панельные объекты под реновацию. Как и часть хрущевок, ЖК располагается почти в центре. Издание подчеркивает, что водород является перспективным топливом именно для зданий в центральных районах, так как там сложно найти другие источники «зеленой» энергии (например, построить ветропарк). Другой плюс водорода – в эффективности: КПД вещества примерно на 30% выше, чем у природного газа. Правда, финансовые преимущества газа могут проявиться только в перспективе.

Технология «h2»

Экология и высокий КПД – главные факторы, благодаря которым об отоплении жилья водородом уже задумались несколько коммунальных операторов Нидерландов. А голландская электростанция Magnum изучает вопрос производства водорода на своих мощностях.

В Москве о подобном способе обогрева пока почти не говорят. При этом система система производства энергоэффективного газа довольна проста: водород извлекается из воды при помощи электричества. Далее он хранится в резервуарах либо сразу идет в квартиры.

Также газ может быть использован для крупных предприятий. Например, водород может заинтересовать NASA – недавно агентство опубликовало доклад, согласно которому им требуется много воды для теплоснабжения из неизвестных пока подземных источников, а также от ветра и солнца. Все это может заменить элемент «h2».

Опасность взрыва

В упрощенном виде система отопления в Москве выглядит так: сжигаемое топливо превращается в пар, который вращает турбины для выработки электричества; потом этот пар используется для нагрева теплоносителя. Далее – теплоноситель идет в батареи.

Эта схема работает на многих российских ТЭЦ. Такое отопление называется «центральным».

Александр Раменский

Президент НАВЭ, Вице-президент IAHE, член Общественного совета при Росстандарте

«Водородное отопление не может быть центральным в таком большом городе, как Москва»

    

В нашей стране проектами, связанными с перспективным использованием «h2», занимается Национальная ассоциация водородной энергетики (НП НАВЭ). По словам его главы Александра Раменского, водородное отопление не может быть центральным в таком большом городе, как Москва. По его мнению, история с водородным теплом – это возможность перейти на новое топливо для небольших городов и поселков. То есть для местности, где отопление «децентрализованное».

Раменский добавляет, что водород является довольно опасным газом:

– Это другая технология. Водород – тяжелый и взрывоопасный. Он может взорваться в помещении в меньше содержании [чем бытовой газ].

Взрывы в жилых домах регулярно попадают в СМИ. Согласно открытым данным, только в прошлом году бытовой газ взрывался в квартирах россиян 29 раз, 51 человек погиб и более сотни пострадали. На опасность водорода указывают и специалисты по автотранспорту:

– Водородные заправки гораздо опаснее бензиновых. Например, на заправках в Германии шланг буквально вкручивается в бензобак – для того, чтобы не было соприкосновения вещества с кислородом и не случилось взрыва, – рассказал автоэксперт ОТР Андрей Осипов.

Москва: препятствия в ценах и технологиях

– Теоретически появление водородного отопления в Москве возможно, – полагает завотделом исследования энергетических рынков мира и России ИНЭИ РАН Вячеслав Кулагин. – Другое дело, что никакой экономической целесообразности в этом пока нет – потому что дорого. 

Вячеслав Кулагин

Завотделом исследования энергетических рынков мира и России ИНЭИ РАН

«Разумеется, водород более экологичен, чем многие его альтернативы, но другой вопрос – из чего он производится? И какие выбросы будут при производстве?»

    

Вопрос цены – один из самых серьезных. По словам Кулагина, стоимость водорода может быть в разы выше, чем стоимость угля и газа (последний используется для генерации более половины энергии в России). Однако точной разницы в цене назвать нельзя, так как ценник на газ отличается в разных регионах страны. Но можно утверждать: пока водород по дешевизне не конкурент углю и газу.

Одна из главных причин интереса к водороду в Голландии – экологичность топлива. В России же проблема перехода на экотопливо пока не является главной.

Как рассказал Вячеслав Кулагин, в Москве не существует проблемы, которую бы мог решить переход системы отопления на водород. По его мнению, ключевая нагрузка на экологию города идет от автомобилей – именно они (а, например, не ТЭЦ) формируют около 90% всего загрязнения воздуха. И если говорить об экологии, то нужно прежде всего ужесточать стандарты, расширять использование электротранспорта, ограничивать въезд в город машин, которые не соответствуют экологическим требованиям, – а не менять горячую воду на водород.

Другие перспективы

Европа становится все ближе: 4 марта стало известно, что Москву могут поделить на экологические зоны, въезд в них запретят машинам, у которых слишком много выхлопов.

Один из первых проектов в столице по снижению выбросов от автомобилей – появление электронных заправок. При этом заправить электромобиль в Москве можно, а вот водороный – нет.

Один килограмм водорода производит примерно такое же количество энергии, как аккумулятор Tesla Power, пишет издание SmartCityHub. Специалисты говорят, что зарядка газом может позволить проехать в 2,5-3 большее расстояние, чем бак с бензиновым топливом.

Плюсы очевидны. Однако владелец компании Tesla Илон Маск неоднократно критиковал водородные источники– он называл их «тупой технологией», указывая на проблему в выработке энергии.

Автоэксперт Андрей Осипов поясняет, что самый распространенный способ получения водорода машиной – технология топливных ячеек. Они находятся внутри машины и сами вырабатывают энергию. Однако эта технология наиболее дорогая – несмотря на то, что ячейки самый распространенный вид водородных двигателей, в мире таких машин по-прежнему немного. И пока нет массового внедрения системы в автопром, газовый двигатель будет стоить очень дорого.

В виду этой дороговизны в России просто нет машин, которые работают на водороде. Кроме того, сам город пока экономически не заинтересован в развитии этого вида транспорта, полагает специалист. По словам Осипова, ближайшее «хай-тек» будущее для столичных автомобилистов – это электромобили.

Водородное министерство и будущее Москвы

В России есть проекты по использованию водорода, но все они носят скорее экспериментальный характер, говорит Вячеслав Кулагин из ИНЭИ РАН. По его мнению, формировать энергосистему на основе водорода сегодня не имеет экономического смысла. Ученый полагает, что пока водород представляет интерес только для сфер, которым нужны более эффективные двигатели и в которых финансовый вопрос стоит на втором месте.

— Например, [водород используется] при производстве беспилотных летательных аппаратов для нужд вооруженных сил [в Минобороны РФ – «МП»]. С водородными топливными элементами они лучше соответствуют требуемым параметрам, чем в случае использования традиционных видов топлива. В частности [благодаря водороду они лучше] по дальности полета, его длительности и шумовым характеристикам, – говорит он.

Что касается сектора ЖКХ, то переход на водородное отопление возможен – но только в далеком будущем, прогнозирует ученый. Однако для этого нужно, чтобы сошлись несколько факторов. Во-первых, необходимо «дальнейшее развитие водородных технологий», говорит Кулагин. Кроме того, надо создать условия, чтобы водород не привел к кратному повышению коммунальных счетов за тепло. Пока это нереально.

Водородный генератор своими руками для отопления дома

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Принцип работы устройства

Водородный генератор для отопления считается перспективной разработкой, поскольку получать горючее с высокой теплотворной способностью можно из обычной воды. Главная задача — получить чистый водород максимально простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этих целей используется метод электролиза. Его суть в следующем: в воду, недалеко друг от друга, помещают металлические пластины, которые подключены к источнику высокого напряжения. Вода проводит электрический ток, поэтому при подаче электроэнергии молекулу воды разрывает на составляющие. Высвобождение из каждой молекулы двух атомов водорода и одного атома кислорода позволяет получить так называемый газ Брауна с формулой ННО.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж/кг. При горении вещества не образуется вредных веществ, а для того, чтобы его использовать в качестве энергоносителя для отопления дома достаточно немного модернизировать стандартный газовый котел. Однако при создании установки для получения водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности — при соединении водорода с кислородом образуется гремучая смесь.

Конструкция генератора

Электролизер, установка для выработки газа Брауна путем электролиза воды в больших объемах, состоит из нескольких ячеек, в которые вмонтированы металлические пластинчатые электроды. Чем больше суммарная площадь поверхности электродов, тем мощнее установка.

Ячейки находятся в герметичной емкости, которая оснащена патрубком для подключения к источнику воды, патрубком для отвода полученного газа, клеммами для подсоединения электропитания. Также генератор снабжен водяным затвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и защитным клапаном для предотвращения эффекта обратного пламени — газ сгорает только в горелочном устройстве.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует использования установки с большой площадью электродов, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагревать теплоноситель. Применять обычный электролизер, нарастив его габариты, нерентабельно, поскольку на получение водорода будет тратиться больше электроэнергии, чем ушло бы на работу отопительного электрокотла для обогрева дома такой же площади.

Ведутся разработки более эффективных установок для получения водородного топлива без лишних энергозатрат. Известна история американского изобретателя Стенли Мейера, который создал «водородную ячейку», потребляющую в десятки раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными установками. Однако ученому не удалось совершить переворот в современных технологиях — он скоропостижно скончался от отравления, а чертежи установки исчезли.

Над созданием водородного генератора с попытками реализовать идею Мейера трудятся и в технических лабораториях, и в мастерских домашних умельцев во всем мире. Изобретение американского ученого заключалось в создании резонанса раскачивающейся молекулы воды с электрическими импульсами — в этом случае она расщепляется на атомы без использования высокого электрического напряжения.

Радужные перспективы

Водород — крайне перспективный энергоноситель по целому ряду причин:

1. Он в наличии во всей Вселенной, на Земле занимает десятое место по степени распространенности — энергоресурс можно назвать неисчерпаемым.
2. Газ не токсичен, не способен причинить вред живым организмам. Важно лишь предпринимать меры безопасности, чтобы исключить утечку с образованием «гремучей смеси» водорода с кислородом.
3. Продукт горения водорода — обычный водяной пар.
4. Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью, температура горения составляет 3000°С.
5. При утечке газа он быстро улетучится, не причинив никакого вреда, поскольку в 14 раз легче воздуха. Но поблизости не должно быть открытого огня или искрящей проводки, иначе гремучая смесь взорвется.
6. Кубический метр водорода обладает теплотворной способностью 13000 Дж.

Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко оценивается как энергоноситель и активно используется, к примеру, в качестве топлива для космических ракет. Используются разные способы его получения в промышленных масштабах. В основном это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя рассматривать как экологичное топливо, поскольку его добыча связана с вредными выбросами в атмосферу. Электролиз воды для получения водорода в больших объемах, применяется только в Норвегии, где имеется избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрический газогенератор нашел применение в сфере газорезки. Оборудование, производящее водород, удобнее в использовании по сравнению с баллонным газом — нет необходимости транспортировать тяжелые баллоны, зависеть от поставок сжиженного газа и т.д. Но в угоду удобству была принесена экономия — для электролитического процесса требуется достаточно много электроэнергии, в итоге стоимость энергоносителя существенно возрастает. При этом разница в стоимости купленного и произведенного водорода во многом компенсируется отсутствием затрат на его доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно встретить информацию о том, что водород составляет достойную конкуренцию природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла. Упор делается на то, что смонтировав генератор водорода, вы получаете возможность тратить на отопление не больше средств, чем на газовое, при этом не придется оформлять множество документов и платить серьезные суммы за подключение дома к центральной газовой сети.

На основании вышеизложенного в статье можно сделать выводы, что себестоимость водорода низка только при его промышленном производстве. То есть, получение топлива электролизом заведомо обойдется дороже, и ориентироваться на завлекательные цифры стоимости килограмма сжиженного водорода не имеет смысла.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Выпуском водородных котлов занимается итальянская компания Giacomini, которая специализируется в сфере альтернативной энергетики. Также аналогичные агрегаты изготавливают некоторые китайские компании, успешно скопировавшие технологию.

Водородный котел на твердом топливе

Разработки компании Giacomini направлены на создание отопительного оборудования, которое было бы полностью безопасно для окружающей среды.

Водородный котел этой компании относится к указанной категории — его работа связана с выделением водяного пара, какие-либо вредные выбросы отсутствуют. В качестве энергоносителя используется водород, при этом его добывают путем электролиза.

Однако стоит обратить особое внимание на принцип действия этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, он вступает в реакцию с кислородом в присутствии катализатора. В результате выделяется тепловая энергия, которой достаточно для нагрева отопительного контура до 40°С.

То есть, водородные котлы, которые предлагается приобрести по солидной цене, подходят лишь для использования в качестве теплогенератора для контура водяного пола, плинтусного или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения, чтобы создать эффективный отопительный котел, способный использовать тепловую энергию сжигаемого водорода. Или рассчитали, что такой вариант нерентабелен.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С. Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит. Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин. Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

Решив вопрос с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию на тему, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только при условии:

• достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
• правильного выбора материала для изготовления электродов;
• высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы. Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей. Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Экономический вопрос

Прежде чем начать подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все преобразования происходят с потерей энергии, то есть, затраты электроэнергии на получение водорода не окупятся тепловой мощностью при сжигании полученного топлива.

Если учесть, что сжигать водород с максимальной температурой и теплоотдачей в домашних условиях попросту невозможно, становится понятным, что реальные потери будут даже выше тех, что рассчитаны для идеальных условий.

Итак, использовать водородный генератор, сделанный для отопления своими руками, не имеет никакого смысла, если у вас нет доступа к бесплатной электроэнергии. Установить для отопления дома электрический котел и тратить электроэнергию напрямую, без сложных преобразований, обойдется вам в 2-3 раза дешевле. Кроме того, электрокотел полностью безопасен, а эксплуатация кустарной установки грозит взрывом при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически чистым способом, к которым относится электролиз, — это вопрос будущего, над которым сегодня работают ученые в передовых странах мира.

как сделать установку обогрева своими руками

Согласно школьному курсу физики следует, что тепло можно получить разными способами. Но далеко не все полученные результаты можно использовать во благо для человека. Тепловые носители чаще всего используются для отопления жилища или любого помещения. Все уже привыкли к централизованному, газовому или даже электрическому методу обогрева, но далеко не все знают еще об одном виде – водородном.

Водородный котел отопления

Специфика водородного отопления

Впервые систему отопления на водороде получили в Италии. Главной задачей изобретателей стал поиск решения таких задач как:

• экологическая безопасность;
• отсутствие шума в помещении от работающих конструкций;
• общая безопасность от не высоких температур внутри оборудования;
• доступность материалов при изготовлении конструкций.

Со всеми задачами водородная установка для отопления дома справилась на все 100%. Кроме того такая система легко и быстро обогревает даже большие помещения и значительно экономит денежные средства даже в сравнении с газовым видом отопления.

Водородное отопление дома не требует особых энергоносителей, безвредно, но использует затраты только на электрическую энергию для работы генератора.

Водородный генератор для отопления дома

Достоинства и недостатки водородного обогрева

Метод хотя и является новинкой в нашем регионе, но уже позволяет выделить следующие преимущества:

• установка отопительных конструкций на водороде доступна для частных строений, где отсутствуют газо- и тепло- снабжение, к примеру на даче;
• безопасность работы обеспечивает получение тепла без присутствия открытого огня;
• теплоноситель не нагревается больше чем 40С°, что позволяет использовать конструкцию для системы «теплый пол»;
• сырье для отопления помещения не требует специального места хранения большого размера, как, к примеру, вид отопления на твердых видах топлива.

Но, не смотря на множество положительных моментов водородный обогрев, имеет и некоторые неудобства, к которым можно отнести следующие факторы:

• водород взрывоопасен, особенно при транспортировке;
• так как технология еще новая, то профессионала умеющего правильно изготовить и подключить оборудование найти не реально;
• сертификация баллонов для водорода также может вызвать некоторые неудобства;
• подключение конструкции своими руками практически невозможно из-за сложностей и незнания вопроса.

Принцип работы

Основная работа обогрева на водороде заключается в химической реакции, где взаимодействуют молекулы кислорода и водорода. Для этого потребуется большая емкость и следующие виды оборудования:

• наличие питания через электрическую сеть;
• наличие источника жидкости;
• котел со временем может потребовать замену катализатора.

Система водородного отопления состоит из генератора, который разлагает воду на составляющие с помощью катализаторов, горелки и котла.

Общий принцип работы заключается в подаче воды в герметичную емкость, где содержаться нержавеющие пластины. Под действием электроэнергии жидкость расщепляется на водород и кислород, после этого водород проходит в котел, где с помощью горелки идет преобразование в тепло.

Описание работы водородного котла

Основные материалы

Водородное отопление дома выполняется с помощью дистиллированной воды, в которую добавляется гидроксид натрия, обычное соотношение вещества составляет 1 сл. ложки на 10 л жидкости. Если же найти дистиллят проблематично, то подойдет и обычная вода из крана, при условии отсутствия в ней  тяжелых металлов. Решением вопроса может стать установка специальных фильтров для воды. Для остального оборудования потребуются следующие материалы:

• котел. Наиболее приемлемым материалом для котла при водородном отоплении является нержавеющая сталь. Такой вид металла хорошо сопротивляется коррозии и не притягивает к себе иные частицы;
• трубки и горелка. Приобрести подходящую горелку не составит труда, благо ассортимент в специализированных магазинах достаточно большой, а вот трубки желательно взять общим диаметров до 1,25 дюйма.

Если задаться целью, внимательно изучить вопрос и проконсультироваться со специалистами, то установка системы водородного отопления даже выполненная своими руками не представит особых трудностей. Такой вид отопления вполне может оправдать себя в частных строениях, где нет газоснабжения, но присутствует электрический ток.

Схема работы водородного котла

Меры предосторожности

При монтаже водородного отопления дома, также как и при возведении любой конструкции для отопления следует ознакомиться с правилами безопасности. Водород – взрывоопасен! Кроме того не обладает специфическим запахом, что не позволяет найти утечку без соответствующего оборудования. Поэтому самостоятельно собранные котлы могут представлять большую опасность для строения и жильцов.

Чтобы не допустить трагедии следует тщательно подойти к вопросу, просчитать все риски и выполнять работы только с помощью профессионала в этой области. Особое внимание следует уделить наличию предохранительных клапанов на горелке и полной герметичности системы.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка…

Как сделать водородный котел отопления своими руками?

Уже давно прошло время, когда обогрев частного загородного дома осуществлялся только лишь сжиганием в печи дров ли угля. Нынешние отопительные агрегаты используют различные виды топлива. Но постоянный рост цен на топливо, вынуждает идти на поиски более дешевых вариантов отопления. Но буквально у нас под носом лежит неиссякаемый источник энергии – водород. И в данной статье мы расскажем, как в качестве топлива можно использовать обычную воду, собрав водородный котел отопления своими руками.

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Преимущества водородного отопления

У водородного отопления есть несколько серьезных достоинств, которые влияют на распространенность системы:

1. Экологически чистые системы. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу во время работы – вода в парообразном состоянии. Что никоим образом не вредит окружающей среде.
2. Водород в системе отопления работает без применения огня. Тепло образуется из-за каталитической реакции. При соединении водорода с кислородом, образуется вода. Из-за этого идет большое выделение тепла. Сам поток тепла, температура которого равняется около 40оС, идет в теплообменник. Для системы теплый пол – это идеальный температурный режим.
3. Довольно скоро отопление на водороде своими руками сможет вытеснить традиционные системы, тем самым освободив человечество от добычи других видов топлива – нефти, газа, угля и дров.
4. Минимальный срок службы – 15 лет.
5. КПД отопления частного дома водородом может достигать 96%.

Добыча водорода – это вполне доступный процесс. Все, на что необходимо будет тратиться это электричество. А при использовании генератора отопления включить в работу системы еще и солнечные батарею, то траты на электроэнергию можно свести к минимуму. Исходя из этого, можно заключить что, эта система наиболее экологически чистая и эффективная для отопления жилища.

Как собрать генератор водорода собственноручно?

Зачастую котел, работающий на водороде, используется для обогрева полов. Эти системы в наше время встречаются самой разной мощности. Мощность котлов бывает самая разная, начиная от 27Вт и до бесконечности. Можно взять один очень мощный котел для обогрева сразу всего дома, а можно несколько небольших. Устанавливаются они своими силами, но, как сделать водородный генератор своими руками?

Прежде чем начать сооружать топливную ячейку необходимо иметь под руками следующие инструменты:

• ножовку по металлу;
• дрель с набором свёрл;
• набор гаечных ключей;
• плоская и шлицевая отвёртки;
• угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
• мультиметр и расходомер;
• линейка;
• маркер.

Более того, если вы решите самостоятельно заниматься сооружением ШИМ-генератора, то для его настройки понадобятся осциллограф и частотомер.

Для того чтобы изготовить водородный генератор для отопления частного дома рассмотрим абсолютно «сухую» схему электролизера с применением электродов из пластин нержавеющей стали.

Представленная ниже инструкция показывает процесс конструирования водородного генератора:

1. Сооружение корпуса топливной ячейки. Роль боковых стенок каркаса играют пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Стоит заметить, что он размеров агрегата напрямую зависит его производительность, но и затраты на получение ННО будут намного выше. Для сооружения топливной ячейки оптимальными являются габариты от 150×150 мм до 250×250 мм.
2. В каждой из платин сверлятся отверстия под входной и выходной штуцера для воды. Кроме этого, необходимо сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для того чтобы соединить элементы реактора между собой.
3. С помощью болгарки из листа нержавейки марки 316L, вырезают пластины электродов. Они по размеру должны быть меньше стенок на 10-20 мм. Более того, при изготовлении каждой детали, в одном из углов необходимо оставлять небольшую контактную площадку. Это необходимо для того чтобы соединить отрицательные и положительные электроды в группы перед их подключением к питанию.
4. Для получения необходимого количества ННО, нержавейку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой с двух сторон.
5. В каждой пластине сверлятся два отверстия: сверлом чей диаметр должен быть 6-7 мм – для подачи в пространство между электродами воды и диаметром 8-10 мм – для отвода газа Брауна. Точки сверления рассчитывают с учетом мест монтажа соответствующих подводящих и выходного патрубков.
6. Приступают к сборке генератора. Для этого в оргалитовые стенки монтируют штуцеры служащие для подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательнейшим образом герметизируют автомобильным или сантехническим герметиком.
7. После этого одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают на шпильки, после этого укладывают электроды. Укладка электродов должна начинаться с уплотнительного кольца. Обратите внимание: плоскость электродов должна быть абсолютно ровной, в противном случае элементы с разноименными зарядами будут касаться, что вызовет короткое замыкание!
8. Пластины нержавейки отделяют от боковых поверхностей реактора с помощью уплотнительных колец, изготовленных из силикона, паронита или других материалов. Важно чтобы он был не толще 1 мм. Подобные детали используют как дистанционные прокладки между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки разноименных электродов были сгруппированы по разные стороны генератора.
9. После того как уложена последняя пластина устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывается второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию соединяют с помощью гаек и шайб. Делая эту работу, внимательно следите за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
10. С помощью полиэтиленовых шлангов генератор подключается к емкости с водой и бабблеру.
11. Контактные площадки электродов соединяются между собой любым методом, после чего к ним подводят провода питания.
12. На топливную ячейку подается напряжение от ШИМ-генератора, после чего приступают к настройке и регулировке аппарата по максимальному выходу газа ННО.

Для того чтобы получить газ Брауна в необходимом количестве которое будет достаточным для приготовления пищи и отопления, устанавливают несколько генераторов водорода которые работают параллельно.

Рекомендации по эксплуатации котла на водороде

1. Самостоятельно модернизировать подобное оборудование, даже при наличии подробного и профессионального инженерного чертежа – категорически запрещается. Это может поспособствовать вероятности утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что довольно опасно.
2. Рекомендуется смонтировать специальные датчики температурного режима внутри теплообменника, это даст возможность следить за вероятным превышением уровня температуры нагрева воды.
3. В саму конструкцию горелки можно включить запорную арматуру, которая будет подключена непосредственно к самому датчику температуры. Необходимо также обеспечить нормированное охлаждение котла.
4. И наконец, на чем необходимо сделать особое ударение это безопасность. Необходимо помнить о том, что смесь водорода и кислорода не зря назвали гремучей. ННО это опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может повлечь взрыв. Следуйте правилам безопасности и будьте предельно аккуратны в экспериментах с водородом.

При правильном обращении водородный котел может прослужить не 15 лет, как это обычно положено, а 20 или даже 30. Однако помните, что чем больше мощность котла, тем больше расход электроэнергии!

водородных топливных элементов в вашем доме! Цена Витовалора 300П и сколько он возвращается?

В Японии сейчас 300 000 приборов на топливных элементах в домах, вырабатывающих горячую воду и электричество, и спрос на них растет с каждым днем. Так почему? Что это? Какую пользу вы можете получить? И что это за Витовалор 300-П? Это то же самое, что водородный котел? Что ж, мы, безусловно, те люди, которые ответят на ваши вопросы, у нас даже есть один в нашем доме!

На западе водородные топливные элементы более известны своей способностью приводить в действие автомобиль и в некоторой степени считаются непрактичными.На самом деле технология водородных топливных элементов — это способ, которым водород преобразуется в электричество и тепло и даже больше подходит для дома, чем для автомобиля.

По сути, водородные топливные элементы используют естественное притяжение водорода к кислороду для создания электрического дифференциала. Когда водород вступает в контакт с кислородом, он также выделяет тепло и вода как побочный продукт.

Водородный бойлер на топливных элементах — это домашний блок, который использует это отработанное тепло для горячей воды и отопления, а также для выработки электроэнергии для дома.

Котлы, вырабатывающие тепло и электричество, также известны как теплоэлектроцентрали или ТЭЦ. Однако ТЭЦ чаще использует двигатели внутреннего сгорания, а не технологию топливных элементов, и в настоящее время доступен только на коммерческом рынке. В технологии топливных элементов используется химический процесс, а не сжигание топлива. Обычно это дает очень мало загрязнения по сравнению к его аналогу сгорания.

Да и нет.Обычно нынешняя шумиха вокруг «водородных котлов» больше относится к типичным котлам, с помощью которых мы отапливаем наши дома, но вместо этого они используют водород вместо газа. Это будет активно сжигать заправляемся так, как мы привыкли. Топливный элемент, как описано, использует «холодный синтез», который на самом деле является химическим процессом, и имеет дополнительный побочный продукт в виде электричества, а также просто тепла.

Подробнее о водородных котлах ниже.

В настоящее время только 2 производителя предлагают отечественное решение в Великобритании.Один из них — это Bluegen, однако он в настоящее время не соответствует требованиям зеленого тарифа. дорого и не предлагает полного решения, то есть работает только как часть системы отопления.

Другой — Viessmann в партнерстве с Panasonic. Вместе они разработали Vitovalor 300-P, который был разработан для большинства рынок Великобритании. Этот продукт использует природный газ, имеющийся в большинстве домов, и превращает его в водород, который питает топливный элемент, а отработанное тепло сохраняется в буфере для обогрева и нагрева. использование воды.Это все в одном устройстве, что означает, что больше нет необходимости в резервуаре с горячей водой, резервуарах для хранения холодной воды на чердаке или любых других отопительных приборах, таких как бойлеры, все это содержится в 1 коробке.

Есть много финансовых преимуществ, которые помогут продвинуть технологию, а также ее врожденная способность снижать ваши счета за топливо.

Во-первых, не нужно учёным-ракетостроителям понять, что использование газа, стоимость которого обычно составляет около 3 пенсов за кВтч, для производства электроэнергии, которая обычно стоит около 14 пенсов за кВтч, является финансовое преимущество.

Однако, чтобы сделать технологию еще более привлекательной, правительство в настоящее время стимулирует производство электроэнергии, платя домовладельцам 14,52 пенса за произведенный кВтч, даже если вы используете электричество в вашем доме. Более того, они предполагают, что вы экспортируете 50% продукции обратно в сеть, и дают владельцам дополнительные 5,2 пенса за кВтч за это. Срок его действия истекает в апреле 2019 года. однако после получения предоставляется гарантия на 10 лет.

ОБНОВЛЕНИЕ — зеленый тариф действительно истек, однако он был заменен интеллектуальной экспортной гарантией (SEG).Таким образом, владелец получает получасовую ставку за экспортируемую электроэнергию. В Бонусом для владельцев водородных топливных элементов является то, что они производятся в периоды наибольшего спроса, то есть когда в сеть не подается солнечная или ветровая энергия, и поэтому они могут получить доступ к лучшим тарифам! -Связаться с нами для получения дополнительной информации об этом.

Устройства также получают выгоду от финансирования PACE. Этот европейский стимул по существу дает 6500 фунтов стерлингов на покрытие стоимости устройства в обмен на то, что они позволяют контролировать ваше использование.Достойная цена. Кроме того, установка и ее установка облагаются НДС в размере 5%.

Как уже упоминалось, Viessmann Vitovalor 300 P — единственный водородный топливный элемент / бытовая ТЭЦ, доступная в настоящее время на рынке. Финансовые преимущества в большей степени обеспечиваются тем фактом, что это устройство имеет 10-летняя гарантия на детали и работу.

Чтобы узнать цену Vitovalor 300P, а также 10-летний прогноз окупаемости инвестиций, посетите Vitovalor Installer, внизу вы увидите Найдите контактную форму, в которой вы можете ввести свои характеристики установки, и вам будет отправлена ​​цена с прогнозом возврата инвестиций.

Цена Vitovalor 300P варьируется в зависимости от установки, однако после прекращения финансирования PACE в размере 6500 фунтов стерлингов и включения 5% НДС цена обычно начинается от 12000 фунтов стерлингов вплоть до 17000 фунтов стерлингов. Однако окупаемость инвестиций может составить всего 2 года, если вам все равно понадобится новая система отопления. Это можно относительно точно спрогнозировать благодаря тому, что стимулы Гарантия 10 лет и отсутствие непредвиденных затрат на техническое обслуживание благодаря 10-летней гарантии на детали и работу.

Недавно было выпущено несколько водородных котлов, таких как Worcester и Baxi. По нашему мнению, это просто немного маркетинга. Большинство котлов довольно просты чтобы заставить сжечь другое топливо, например водород. Здесь нет настоящей большой технической революции. И остается вопрос, откуда мы берем водород? и как безопасно транспортировать это в нашей старой грид-сети?

Пройдет не менее 20 лет, прежде чем мы перейдем на сеть, работающую на чистом водороде, если вообще когда-нибудь. К этому времени котлы, которые сейчас создаются, будут снова рассматриваться как смехотворная технология, я уверен, особенно если посмотреть на текущий рост технологических инноваций.

С 2025 года выводится из эксплуатации газовые котлы в новостройках. Это не означает, что их использование в других домах постепенно прекращается, даже если возникла проблема с отоплением. Вы могли бы потом установить газовый котел. Для того чтобы полностью отказаться от газовых котлов, каждый из домов, существующих в Великобритании, необходимо заменить на новое здание.

Задача, которая займет буквально тысячи лет.

Проект отопления домов с использованием возобновляемого водорода получил зеленый свет

Идея проекта в Шотландии заключается в использовании водорода для приготовления пищи и отопления.

Фотограф, Basak Gurbuz Derman | Момент | Getty Images

Нам нужно только взглянуть на постоянно увеличивающееся количество технологий в наших домах, чтобы понять, что здания, в которых мы живем, меняются.

От телевизоров с голосовым управлением до духовок, которыми можно управлять с помощью мобильного телефона, — эти комплекты представляют собой кардинальные изменения в бытовой технике, обусловленные инновациями.

По мере роста обеспокоенности по поводу окружающей среды и изменения климата, способы обогрева наших домов также могут оказаться на пороге серьезных изменений, поскольку водород потенциально играет важную роль в некоторых частях мира.

В Великобритании, например, премьер-министр Борис Джонсон обнародовал в прошлом месяце подробности плана из 10 пунктов так называемой «зеленой промышленной революции».

Этот план включает в себя цель развития города, «полностью отапливаемого водородом» к концу этого десятилетия.

В понедельник идея отопления домов водородом получила еще один удар. Ofgem, регулирующий орган Великобритании в области энергетики, объявил, что выделит до 18 миллионов фунтов стерлингов (24,12 миллиона долларов) на финансирование шотландской схемы, ориентированной на использование водорода для отопления домов.

Еще 6,9 млн фунтов стерлингов инвестиций в проект, известный как h200 Fife, поступит от правительства Шотландии.

В заявлении SGN, фирмы, ответственной за газовую сеть в Шотландии и на юге Англии, говорится, что начнутся работы по поставке того, что она описала как «100% -ная демонстрационная сеть на водороде… которая обеспечит безуглеродное отопление. и приготовление пищи примерно в 300 домах с конца 2022 года.«

Демонстрация, которую SGN называет« первой в мире », будет базироваться в Левенмуте, Файф, и будет использовать« зеленый водород », термин, который относится к водороду, произведенному с использованием возобновляемых источников.

Для h200 Fife В соответствии с инициативой, морской ветер будет использоваться для питания электролизной установки, которая, в свою очередь, будет производить водород.

В заявлении, опубликованном в понедельник, министр энергетики Шотландии Пол Уилхаус назвал проект «важным шагом на пути к пониманию наших вариантов декарбонизации для высокая температура. «Это, — добавил он, -« поставит специально созданную непрерывную водородную систему ».

Описанный Международным энергетическим агентством как« универсальный энергоноситель », водород имеет широкий спектр применений и может быть использован в различных секторах. например, промышленность и транспорт. Примеры его использования в последнем включают поезда, самолеты, автомобили и автобусы, работающие на водородных топливных элементах.

Вдали от Великобритании он рассматривается как решающий фактор в стремлении Европейского Союза к декарбонизации. ЕС разработал планы по установке 40 гигаватт возобновляемых водородных электролизеров и производству 10 миллионов метрических тонн возобновляемого водорода к 2030 году.

В настоящее время, однако, роль зеленого водорода в общем энергобалансе невелика, по данным Wood Mackenzie, на ее долю в 2020 году будет приходиться всего 0,1% мирового производства водорода.

Это также связано с большими затратами в производстве, хотя в отчете Wood Mackenzie, опубликованном в августе, говорится, что к 2040 году затраты могут упасть на 64%.

Водородные котлы: альтернатива центральному отоплению на газе?

Отопление наших домов природным газом не может продолжаться, если мы хотим снизить выбросы углерода в результате отопления домов.И здесь на помощь приходит водородный котел. Водород — это низкоуглеродная альтернатива природному газу, который можно доставлять на объекты через существующую газовую сеть.

ВАЖНО: Купить или установить водородный котел пока невозможно. Однако такие производители, как Baxi и Worcester Bosch, разработали рабочие прототипы.

Зачем нужна альтернатива центральному газу?

Ископаемое топливо не только заканчивается, но и при его продолжительном использовании в атмосферу выбрасываются парниковые газы, такие как углерод.Эти газы не могут покинуть нашу атмосферу, вызывая повышение температуры по всему миру, что меняет наш климат.

В рамках глобальной климатической чрезвычайной ситуации правительство Великобритании работает над сокращением выбросов углерода в стране. В частности, правительство Великобритании приняло закон, согласно которому наши выбросы углерода как нации к 2050 году будут нулевыми.

На отопление приходится около трети общих выбросов углерода в Великобритании. Таким образом, поиск альтернативного топлива и технологий значительно снизит наш углеродный след.

Правительство Великобритании уже приняло меры по повышению энергоэффективности газовых котлов и поэтапному отказу от использования масляных котлов. К тому же с 2025 года газовые котлы не будут устанавливаться в новостройки.

Однако в настоящее время 8/10 домов в Великобритании используют газовые котлы в качестве топлива для центрального отопления. И хотя возобновляемые системы отопления, такие как тепловые насосы и солнечные батареи, не выделяют углерод в атмосферу, замена всех газовых котлов на возобновляемые источники энергии была бы дорогостоящей и непрактичной.

Итак, вместо замены отопительных систем лучшим решением было бы сделать топливо с низким содержанием углерода. Водород — это низкоуглеродная альтернатива природному газу, которая может обеспечивать отопление и горячую воду в домах с помощью бойлера.

Что такое водородный котел?

Водородный котел будет работать так же, как существующие газовые котлы. Ключевое отличие состоит в том, что он может обогревать дом не только природным газом, но и чистым водородом.

Водородные котлы устанавливаются так же, как и газовые, и выглядят очень похоже.Они будут подключены к газовой сети, а топливо будет доставляться к блоку по мере необходимости в отоплении и горячей воде.

Многие внутренние части тоже будут идентичны. Только несколько компонентов, таких как датчик пламени и горелка, потребуется заменить, чтобы они соответствовали водороду.

Если газовая сеть будет переведена на 100% подачу водорода, то инженеры, зарегистрированные в Gas Safe, будут обучены их установке. Таким же образом их обучают установке котлов, работающих на сжиженном нефтяном газе, а также на природном газе.

А как насчет водородных котлов на топливных элементах?

Водород — хорошо известный источник топлива, который уже используется в водородных топливных элементах. Водородный топливный элемент расщепляет водород на различные части для выработки электроэнергии. В качестве побочного продукта этого процесса также выделяется тепло, которое можно использовать для обогрева дома.

Хотя технология водородных топливных элементов существует, существует несколько вариантов ее установки. Один из немногих вариантов в Великобритании был разработан ведущим производителем котлов Viessmann.

Viessmann Vitovalor — это система микро-ТЭЦ (комбинированного производства тепла и электроэнергии), которая может помочь снизить ваши счета за электроэнергию и отопление. Однако он значительно дороже газового котла и может стоить от 10 000 до 15 000 фунтов стерлингов, включая установку.

Можно ли купить водородные котлы?

Купить водородный котел пока невозможно, но все современные котлы способны работать с определенным количеством водорода. Хотя они могут быть недоступны для покупки, некоторые производители котлов разрабатывают прототипы водородных котлов.В их число входят Бакси и Вустер Бош, которые также призывают к тому, чтобы все новые котлы, установленные с 2025 года, были готовы к работе с водородом.

Водородный котел сможет отапливать дом на природном газе. Затем, если будет произведен переход на водород, он может продолжать работать на 100% водороде после короткого визита инженера-теплотехника.

Преимущества и недостатки водородных котлов

Водород дает ответы на многие вопросы в поисках низкоуглеродной альтернативы ископаемому топливу.

Знакомые системы отопления

Перевод газовой сети на водород позволит домовладельцам и дальше отапливать свои дома с помощью котла. В то же время снижение выбросов углерода. Альтернативой может быть установка возобновляемой системы отопления — технология, незнакомая большинству людей.

Экологичнее природного газа

Когда наши котлы сжигают ископаемое топливо, в атмосферу выбрасывается углерод, который наносит ущерб нашей планете.Когда водород сжигается, он производит только воду и тепло без углерода. Даже если бы мы использовали комбинацию природного газа и водорода, мы могли бы значительно сократить выбросы углерода.

Нет необходимости в замене инфраструктуры

Водородная сеть может использовать те же трубопроводы, арматуру и котлы, что и природный газ, поэтому будет очень мало необходимости инвестировать в изменение инфраструктуры. Даже если бы переключение произошло сегодня, многие котлы могли бы продолжать работать, а домовладельцы могли бы избежать затрат, связанных с заменой системы отопления.

Высокоэффективное топливо

Водород содержит много энергии, так как 1 кг водорода содержит такое же количество энергии, как 2,8 кг бензина.

Несмотря на все преимущества водорода, существует несколько проблем, которые необходимо решить, прежде чем переход на водородную сеть станет возможным.

Производство водорода дорогое (на данный момент)

Производство водорода в больших количествах для удовлетворения спроса в настоящее время обходится недешево.Водород можно производить либо путем электролиза, то есть с использованием электричества для разделения воды на кислород и водород, либо путем парового риформинга метана (STR).

При производстве водорода может выделяться углерод, если он не улавливается

Хотя водород не выделяет углерод при использовании в котле, производство водорода может выделять углерод. Для решения этой проблемы необходимо разработать методы производства с низким содержанием углерода. Например, для электролиза необходимо использовать возобновляемую электроэнергию от ветряных или солнечных ферм, а не электричество, произведенное путем сжигания ископаемого топлива.

SMR включает нагрев метана в природном газе с паром и катализатором, но при этом образуется не только водород, но и углерод. Чтобы сделать этот метод низкоуглеродистым, необходимо использовать системы улавливания углерода (CSS), чтобы предотвратить утечку углерода в атмосферу.

Когда будут доступны водородные котлы?

Правительство работает с отопительной отраслью для исследования и испытания водорода в качестве топлива для отопления, а также возможных методов производства водорода. Эти проекты включают:

HyDeploy

В рамках проекта HyDeploy, осуществляемого в Университете Кил, Стаффордшир, проверяется возможность использования смеси водорода и природного газа 20:80 в национальной энергосистеме.При смеси 20:80 не потребуется никаких изменений в большинстве котлов в Великобритании или в процессе установки. Текущая цель состоит в том, чтобы к 2025 году перейти на смесь водорода и природного газа 20:80.

Интересно, что конденсационные газовые котлы, произведенные после 1996 года cano, работают на газе, содержащем до 23% водорода. Это означает, что пока у вас есть современный газовый котел, вы должны быть готовы к первой фазе водородной сети.

По состоянию на июль 2020 года результаты этого проекта находятся на рассмотрении Управления по охране труда и технике безопасности (HSE) с надеждой на начало публичных испытаний в конце 2020 года.

Hy4Heat

В рамках проекта Hy4Heat исследуется и тестируется возможность создания 100% водородной сети.

По состоянию на июль 2020 года проект дает очень положительные результаты. Приборы, используемые в водородной сети, будут очень похожи на природный газ, но безопасность является основным направлением проекта. Использование природного газа может быть небезопасным без надлежащих мер, и то же самое относится к водороду. Это другой тип газа, поэтому монтажникам потребуется обучение, чтобы они могли безопасно работать с водородом.Однако исследования по этому поводу все еще продолжаются.

У нас уже есть водородные автомобили, и в прошлом в газовой сети использовалась смесь 50% водорода. Если / когда водородная сеть будет готова, большинство современных котлов можно будет относительно просто модифицировать для работы со 100% водородом. Это означает, что домовладельцы не столкнутся со значительными расходами или неудобствами. Кроме того, установщикам потребуется лишь небольшое дополнительное обучение.

Программа поставок водорода

Во всем мире есть проекты, пытающиеся найти эффективный способ производства низкоуглеродного водорода.Правительство Великобритании вложило 20 миллионов фунтов стерлингов в Программу поставок водорода, чтобы выяснить, насколько жизнеспособной будет водородная сеть. Это включает в себя проект HyDeploy в университете Кил. В рамках проекта проводятся испытания использования 20% водорода и 80% природного газа в частной газовой сети без замены трубопроводов или котлов.

Сколько будет стоить водородный котел?

Пока неизвестно, сколько будут стоить водородные котлы. Однако маловероятно, что цены будут слишком отличаться от цен на газовые котлы.

Как правило, газовый котел стоит от 400 до 3000 фунтов стерлингов без учета его установки.

Цены на котел варьируются в зависимости от производителя, модели и типа котла. Типы котлов включают комби (самые популярные), обычные и системные. Ваша существующая система отопления, тип недвижимости и потребность в отоплении и горячей воде будут определять наиболее подходящий бойлер для вашего дома.

Тип котла	Средняя стоимость котла без учета установки	Ориентировочная общая стоимость котла полностью смонтированного
Combi	500–2000 фунтов	1000–3000 фунтов
Система	500–2 500 фунтов стерлингов	1000–3500 фунтов
Обычный	500–2 750 фунтов стерлингов	1000–3 750 фунтов стерлингов

Наш справочник по ценам на новые котлы и стоимости замены дает исчерпывающее представление о том, сколько будет стоить новый котел.

Как сделать отопление дома более эффективным сегодня

Если вам нужно заменить котел, современный конденсационный газовый котел сможет работать с предложенной подачей 20% водорода, а когда в будущем подача 100% водорода будет готова, ваш котел можно будет модифицировать.

Водородные котлы

еще не готовы к установке в домах, но это не значит, что вам нужно ждать, чтобы сделать ваш дом более эффективным. Это потому, что современные конденсационные газовые котлы очень эффективны и могут сделать ваш дом более комфортным.Кроме того, вы также сократите выбросы углерода и, возможно, ваши счета за отопление.

В качестве альтернативы вы можете использовать низкоуглеродные системы отопления, такие как тепловой насос, солнечные батареи или котел на биомассе. Все эти системы отопления работают на возобновляемых источниках энергии и не выделяют углерод в атмосферу.

Вы можете получить бесплатные расценки на установку новой системы отопления прямо здесь, в Справочнике по котлам. Просто заполните нашу онлайн-форму, и мы подберем вам специалистов по установке в вашем регионе.Каждый из них предоставит вам бесплатное ценовое предложение, которое вы сможете сравнить и быть уверенным, что получаете самую конкурентоспособную цену.

---

Получите БЕСПЛАТНУЮ котировку котла

Если пришло время заменить текущий бойлер, воспользуйтесь нашим бесплатным сервисом, чтобы получить расценки прямо сейчас

---

Экологичное отопление и охлаждение | Водород

Источник (оба изображения): Европейская комиссия, Стратегия ЕС по отоплению и охлаждению

Отопление и охлаждение потребляют половину энергии ЕС.Хотя этот сектор нацелен на получение чистой и низкоуглеродной энергетики, 75% используемого топлива по-прежнему производится из ископаемых видов топлива (почти половина из газа). Сектор основан на обширной объединенной европейской газовой инфраструктуре, которая поставляет энергию, необходимую для отопления домов в ЕС.

Если Европа хочет декарбонизировать отопление и охлаждение, она сталкивается с несколькими вариантами: путем электрификации отопления с помощью теплового насоса или электрических нагревателей или путем внедрения возобновляемых газов, таких как водород или биогаз.

Варианты электрификации возможны для ряда зданий (только новые постройки, которые хорошо изолированы и где возможно низкотемпературное отопление через пол), но большая часть строительного фонда сегодня несовместима. Более того, потребность в тепле сосредоточена в зимнее время, когда возобновляемые источники энергии менее доступны. Кроме того, полная электрификация тепла будет означать, что газовая сеть больше не будет использоваться и станет невыгодным активом.

На самом деле разумнее рассмотреть дополнительное решение (на самом деле гораздо большее, чем электрификация): декарбонизация газовой сети путем смешивания природного газа с возобновляемыми газами, такими как водород и биогаз, таким же образом, как мы постепенно обезуглероживаем электросеть. Водород может составлять от 5 до 20% от объема поставок природного газа без каких-либо изменений инфраструктуры. Некоторые города и регионы могут даже преобразовать свою газовую сеть в чисто водородную. Это тем более интересно, поскольку транспортировка водорода по трубопроводам достигает почти 100% эффективности. Это преимущество делает водород экономически привлекательным вариантом при транспортировке возобновляемой энергии в больших масштабах и на большие расстояния, например, из районов с высоким потенциалом производства возобновляемой энергии в районы с высоким спросом на энергию, такие как Европа.Следовательно, существует необходимость обезуглероживания газовой инфраструктуры с помощью новых видов топлива и технологий.

Топливный переключатель

Существует три способа декарбонизации газовой сети: зеленый и декарбонизированный водород.

• Зеленый водород путем электролиза воды с использованием возобновляемой электроэнергии.
• Декарбонизированный водород путем конверсии природного газа с улавливанием и хранением углерода.
• Побочный продукт водорода , взятый из неизбежного источника водорода, который в противном случае был бы сожжен или неэффективно сожжен для выработки электроэнергии.

Декарбонизация газовой инфраструктуры путем введения большой доли такого водорода, в первую очередь путем смешивания с природным газом, а в будущем, возможно, до полного перехода на систему со 100% водородом, является реальностью, которую необходимо признать и продвигать.

Кроме того, это обеспечивает большую интеграцию возобновляемых источников энергии и прямое сокращение выбросов парниковых газов. Кроме того, из-за увеличения доли периодически возобновляемых источников энергии (ветра и солнца) в европейской энергетической системе, использование обширной газовой инфраструктуры в качестве объекта хранения энергии является возможностью (зеленый газ используется в домах, но также и в газе). -топливные электростанции (ссылка на отраслевую интеграцию).

Hydrogen представляет собой оптимальное комплексное решение для длительного безуглеродного сезонного хранения.

Технологии

Обогрев с обезуглероживанием — это не только замена топлива. Речь также идет о повышении эффективности для немедленного сокращения выбросов CO2 и других выбросов. Внедрение в домашних условиях микрокомбинированных теплоэлектростанций на топливных элементах позволяет использовать природный газ сегодня, при этом соблюдая растущую долю зеленого водорода, смешанного сейчас, и 100% водорода в будущем.

В промышленности

Industry предлагает множество вариантов обезуглероживания низкопотенциального тепла . В то время как тепловые насосы и электронагреватель сопротивления предлагают преимущества в определенных географических регионах, водород явно выгоден, когда он доступен в качестве побочного продукта химической промышленности или когда в конкретной отрасли требуется источник бесперебойного питания (обеспечиваемый топливным элементом), вместе с теплом. Поскольку водород можно сжигать в водородных горелках или использовать в топливных элементах, он предлагает альтернативу для отопления с нулевым уровнем выбросов.

Высококачественный нагрев — выше 400 ° C — обезуглерожить труднее. Водородные горелки могут дополнять электрическое отопление для выработки полноценного тепла в зависимости от местных условий: некоторые регионы могут отдавать предпочтение промышленному использованию водородных технологий вместо электричества, учитывая ограничения, которые они имеют при проектировании своей энергетической системы.

Сегодня промышленность использует водород для низкопотенциального тепла, такого как технологический нагрев и сушка. В будущем промышленность может также использовать сочетание водородных горелок и топливных элементов для удовлетворения своих потребностей в низком и высоком уровне тепла.Топливные элементы имеют более высокий КПД, чем горелки, и одновременно вырабатывают тепло и электроэнергию, но их внедрение по-прежнему требует значительных инвестиций. Горелки, в свою очередь, требуют только наладки существующего оборудования.

Водород может заменить природный газ для отопления домов и сократить выбросы углерода, говорится в новом отчете

Ведущие инженеры Великобритании оценили возможность использования водорода вместо природного газа в газовой сети Великобритании и пришли к выводу, что нет никаких причин, по которым этого нельзя было бы безопасно достичь. Это внесет значительный вклад в достижение цели Великобритании по сокращению выбросов углерода к 2050 году и поможет решить проблему климатической чрезвычайной ситуации.

Природный газ в настоящее время является одним из крупнейших источников выбросов углерода. 85% домов в Великобритании используют газ для отопления и приготовления пищи, и более 50% энергии, потребляемой промышленностью, наряду с 40% электроэнергии, также вырабатывается из газа. Ключевой особенностью водорода является то, что при сжигании он не производит выбросов углерода и, следовательно, является низкоуглеродной альтернативой природному газу.

Подробно в новом отчете Института инженерии и технологий (IET) правительство поручило экспертам из пяти профессиональных инженерных организаций оценить инженерные риски и неопределенности, связанные с использованием водорода в домах, на предприятиях и в промышленности в качестве будущего низкоуглеродного топлива.

Ведущий автор, доктор Роберт Сансом из группы экспертов по энергетической политике IET, сказал: «Теперь мы в состоянии серьезно подумать о жизнеспособности использования водорода в газовой сети Великобритании для использования в домах и на предприятиях, что могло бы внести значительный вклад в декарбонизацию энергетический сектор Великобритании.

«Водород еще не применялся в масштабах нигде в мире, и поэтому любое предложение должно компенсировать этот недостаток опыта. В нашем отчете определены ключевые риски и факторы неопределенности, например, мы гарантируем, что мы понимаем влияние перехода на водород для населения и можем минимизировать любые возможные нарушения. Мы знаем, что водород не производит выбросов углерода при сжигании, но также важно полностью изучить и понять общее воздействие на окружающую среду, которое может оказать переход на водород.

«Очень важно, чтобы эти области, а также другие, указанные в отчете, были всесторонне рассмотрены до рассмотрения программы крупномасштабного развертывания».

Сравнение технологий отопления с использованием природного газа и низкоуглеродного отопления для масштабного переоборудования жилых зданий.

Преимущества водорода включают его способность производить в больших объемах из природного газа с использованием процесса, называемого газовым риформингом. Побочным продуктом этого процесса является углекислый газ, который необходимо использовать или безопасно хранить — процесс, называемый улавливанием и хранением углерода (CCuS).Водород также можно получить с помощью электролиза, но в настоящее время он менее подходит для производства больших объемов водорода, и затраты в настоящее время выше.

Кроме того, к 2030 году большая часть железных магистральных газовых сетей Великобритании будет заменена водородобезопасными полиэтиленовыми трубами. Существующие газовые котлы в домах необходимо будет заменить, но котлы имеют срок службы от 10 до 15 лет, поэтому они могут переход на водородные котлы с небольшими дополнительными затратами для потребителей.

В отчете определены пять ключевых рекомендаций, которые необходимо изучить, но также признается, что уже был достигнут значительный прогресс.

Великобритания должна:

• обязаться создать инфраструктуру CCuS, которая необходима для массового производства водорода
• пробует новые технологии для получения надежных данных о стоимости и производительности
• подготовьте подробную программу перехода, чтобы можно было выявить проблемы и найти решения
• выявить и мобилизовать необходимые навыки и ресурсы.
  обеспечить стабильный и гарантированный режим финансирования.

Доктор Сансом заключает: «Это амбициозно. Чтобы внести значительный вклад в достижение цели Великобритании по сокращению выбросов углерода к 2050 году, необходимо осуществить переход на водород в течение следующих 30 лет. Это может показаться долгим, но с точки зрения необходимой инфраструктуры и миллионов затронутых домов и предприятий это относительно короткий срок. Сейчас необходимы действия, и мы надеемся, что наши выводы и последующие рекомендации могут внести значительный вклад в продвижение процесса декарбонизации Великобритании.”

«Переход на водород — оценка инженерных рисков и неопределенностей» доступен на сайте www.theiet.org/hydrogen

.

Он был разработан профессиональной инженерной рабочей группой, состоящей из: Института инженерии и технологий (IET), Института инженеров-химиков (IChemE), Института инженеров-механиков (IMechE), Лаборатории здравоохранения и безопасности (HSL) и Институт инженеров и менеджеров-газовиков (IGEM).

Является ли водород лучшим вариантом для замены природного газа в доме? Глядя на числа

График любезно предоставлен Lazard

Пол Мартин, эксперт по развитию химических процессов

В последнее время много говорят о водороде в качестве замены природного газа.Схема заключается в постепенном добавлении h3 в сеть природного газа, при этом h3 производится из воды с использованием «избыточной» возобновляемой электроэнергии, если она доступна. Но, в конечном счете, есть люди, которые думают, что нам следует поставлять в дома чистый водород вместо природного газа, используя те же трубопроводы и распределительную сеть, которые есть у нас сейчас. По их мнению, все, что нам нужно сделать, это повторно продуть все наши котлы, печи, варочные панели и духовые шкафы, и мы уедем на гонки. Не нужно отказываться от всего этого дорогостоящего капитала — мы просто поменяем топливо! Мы будем сжигать бесцветный водород без запаха, производя только водяной пар, и проблема глобального потепления будет на один шаг ближе к решению.

Отлично звучит! Где подписать?

Держись — не так быстро!

Замена газа водородом — неэффективное использование энергии

Первая и самая очевидная критика этой схемы — эффективность. Неважно, начинаете ли вы с природного газа или электричества, лучшее, что вы можете сделать, — это преобразовать около 70% энергии сырья — более низкую теплотворную способность (НТС) метана или кВтч электроэнергии — в НТС получаемого водорода. Лучший случай. Если альтернативой является прямое использование природного газа или электроэнергии, водород не принесет ничего, кроме потерь для этого уравнения.

Очевидно, вся идея здесь состоит в том, чтобы исключить выбросы ископаемых парниковых газов (ПГ), связанные с горением, которое происходит на вашем конце трубы. Водород предлагает такую ​​возможность. Вы можете начать с биометана в результате анаэробного сбраживания, поэтому CO2, который вы выделяете при производстве водорода, является лишь частью естественного углеродного цикла. Или вы можете улавливать весь или часть CO2, образующийся при производстве водорода из ископаемого природного газа на водородной установке, или путем пиролиза метана и продажи углерода в качестве побочного продукта для других целей, кроме сжигания, или вы можете полностью избежать CO2, сделав электричество, которое вы питаете свой электролизер от ветра или солнца, ядерной, гидроэнергетической, геотермальной и т.Это все способы, с помощью которых вы могли бы получить ископаемое топливо без выбросов парниковых газов для своей горелки — в идеале, если вы можете себе это позволить.

Вы, конечно, могли бы вместо этого подпитывать сеть метаном из биогаза — но хотя я убежден, что биогаз будет важным топливом для тех видов топлива, которые нам действительно нужны в будущем после ископаемого топлива, никто не должен пытаться убедить вас, что это произойдет. ВСЕГДА будет достаточно биогаза, чтобы просто заменить существующие запасы природного газа — или даже небольшую часть этих запасов. Поэтому, если вы хотите сохранить свои горелки и не выбрасывать ископаемые парниковые газы, водород кажется вашим единственным вариантом. И это именно то, что газовая промышленность говорит правительствам всего мира.

Конечно, эти газовые компании и поставщики электролизеров не дают своих советов без всякой заинтересованности. Они исходят из того, что им нужно оставаться в бизнесе, а вам нужно сохранить свои горелки — достаточно справедливо! Очевидная альтернатива — заменить ваши горелки напрямую электричеством и исключить посредников по водороду с потерями, но это оставит их вне бизнеса.Для отопления дома и даже для горячего водоснабжения тепловой насос не только сэкономит вам 30% потерь при преобразовании в водород, но также даст вам около 3 кВт тепла на каждый кВт электроэнергии, которую вы потребляете. Гораздо эффективнее. Но не дешево — тепловой насос обойдется вам в несколько долларов — и хотя возобновляемая электроэнергия становится дешевле с каждым днем, электроэнергия в сети по-прежнему продается по цене, во много раз превышающей стоимость природного газа за единицу энергии — потому что налоги на выбросы углерода недостаточны, и потому что в некоторых местах ископаемое топливо по-прежнему питает сеть.

Для вашей варочной панели индукционный нагреватель даст вам даже лучшую производительность, чем пламя — вам, возможно, придется выбросить несколько ваших старых алюминиевых кастрюль и сковородок, но в противном случае вы, вероятно, будете очень довольны этим изменением. И ваша духовка прекрасно справится с обычным старым резистивным нагревателем — с гораздо лучшим контролем температуры.

Напомните, зачем нам опять нужен топливный газ? Я знаю только один ответ на этот вопрос: в настоящее время природный газ является очень и очень дешевым топливом, ЕСЛИ вы игнорируете выбросы ископаемых парниковых газов при его производстве, распределении и сжигании.Заменить использование природного газа домашним отоплением будет нелегко, независимо от того, как мы это сделаем, потому что альтернативы будут стоить дороже, по крайней мере, на начальном этапе.

С другой стороны, водород — не дешевое топливо, и точка. И должно быть очевидно, что он НИКОГДА не может быть таким же дешевым, как природный газ или электричество, из которого он производится.

Распределение водорода с убытками и дорогое

Даже если предположить, что вы настолько ностальгически привязаны к своим газовым приборам, что не можете с ними расстаться, газовой отрасли все равно придется преодолеть некоторые серьезные проблемы, которые не обсуждаются, прежде чем водород начнет течь через сеть природного газа.

Если мы собираемся производить водород, будь то «синий» водород из природного газа с улавливанием и хранением углерода или «зеленый» водород, полученный из воды с использованием возобновляемой электроэнергии, его все равно нужно доставить в ваш дом оттуда, где он производится. . И это не так просто, как просто изменить то, что течет по трубам.

Сжатие — убийца сделок

Для экономичного перемещения любого газа его нужно сжимать. Оказывается, это большая проблема с распределением водорода — это причина того, что 85% водорода, производимого, например, в Европе, практически не перемещается туда, где он потребляется, потому что он производится прямо на том же месте или по соседству.

Природный газ примерно в 8,5 раз плотнее водорода, и плотные газы легче перемещать (более энергоэффективно), чем менее плотные. Водород частично компенсирует этот факт, будучи более плотным по энергии на единицу массы — примерно в 3 раза больше, чем природный газ. Но, к сожалению, работа (механическая энергия), необходимая для приведения в действие компрессора, линейно связана с количеством молей газа, которые мы сжимаем, а не с их массой или объемом как таковыми. Это также зависит, более слабо и сложнее, от соотношения удельных теплоемкостей газа, которое, как оказалось, имеет незначительное значение (в пользу природного газа), которое увеличивается с увеличением степени сжатия.Но когда мы сравниваем НТС водорода на моль с НТС природного газа на моль, мы обнаруживаем, что природный газ примерно в 2,9 раза плотнее по энергии в молярных единицах. Другими словами, требуется примерно в три раза больше энергии , чтобы сжать тепловую энергию на 1 МДж, если вы подаете ее в виде водорода, чем если бы вы поставляли ее в виде природного газа. И это, ребята, по крайней мере частично, объясняет, почему мы не перемещаем водород по трубопроводам. Вместо этого мы перемещаем природный газ туда, где нужен водород, и строим там водородный завод.(См. Доказательство в конце статьи.)

Это 3-кратное увеличение работы по сжатию не только требует затрат энергии, но и обойдется газовой компании в большие деньги, так как это будет означать, что каждый компрессор в их сети необходимо будет заменить новым агрегатом с мощностью в 3 раза большей. , а также физически больше — с 3-кратным объемом всасывания. А поскольку водород настолько известен своей негерметичностью, объемный расход водорода выше для данного теплового потока в трубопроводе и т. Д., Компрессоры должны быть совершенно другими машинами — значительно более дорогими.

Водород — это уже круглые числа, примерно на 37% лучший показатель эффективности цикла при запуске и завершении работы с электричеством. В то время как природный газ и электричество примерно одинаковы по стоимости и эффективности для распределения в расчете на единицу энергии, водород будет стоить примерно в 3 раза больше, чем природный газ в потерях энергии, просто для перемещения газа. А поскольку оборудование, расположенное ниже по потоку, снова производит электричество с эффективностью только на 50–60%, вам придется переместить примерно , вдвое больше водородной энергии , к месту назначения, чтобы выполнить ту же работу, как если бы вместо этого вы перемещали электричество.При этом забываем о дополнительных капитальных затратах, которые также придется потратить.

Падение давления в трубопроводе — промывка

Вы могли подумать, что переносите водород по трубопроводу с дополнительным штрафом, как только вы доведете его до желаемого давления — это определенно было моим первым впечатлением. Но, как выясняется, ответ на этот вопрос довольно сложен и зависит от того, при каких условиях вы проводите вычисления. Водород менее плотный, менее вязкий и более плотный по энергии на единицу массы, чем природный газ.Но когда вы выполняете расчеты перепада давления при таких скоростях и перепадах давления, которые используются в трубопроводах, несущих газы на большие расстояния (где перепады давления составляют порядка 5 фунтов на квадратный дюйм на милю трубы, а не 5 фунтов на квадратный дюйм на 100 футов трубы что может быть типичным для трубопроводов химического завода), водород и природный газ выходят почти даже при заданной скорости LHV тепла, доставляемой в час по трубе заданного размера.

Это действительно меняется в разных точках системы распределения, и в первом приближении среднее значение составляет существующая газовая труба, способная переносить около 90% энергии в форме водорода, которую она могла бы переносить, если бы была подавали в среднем природного газа, на которое он был рассчитан.Скорость будет примерно в три раза выше, но плотность будет в 1 / 8,5 раза больше, и вместе с умеренно более низкой вязкостью эти факторы почти компенсируют друг друга. Однако, поскольку каждый киловатт-час энергии, потерянной из-за трения в трубопроводе, должен поступать от компрессора, это по-прежнему означает, что водород стоит примерно в 3 раза больше на единицу энергии, чтобы переместить его от источника к месту назначения в трубопроводе.

«Линейный пакет» — что это? Другая проблема…

Как я и обещаю своим читателям, я редактирую свои статьи, когда они учат меня новому или указывают на мои ошибки.И осведомленный специалист привлек мое внимание к этой довольно серьезной проблеме, которая является результатом более низкой плотности энергии водорода на единицу объема. «Линейный пакет» — это название количества природного газа, хранящегося в самой системе распределения трубопроводов. И если мы не увеличим давление в распределительной системе, чего не обойтись без новой трубы, мы потеряем это хранилище. Типичная газовая система, по-видимому, может справиться со средней нагрузкой примерно 3-4 часа, просто используя запасенный газ в линиях.Чистый водород, имеющий 1/3 плотности энергии на единицу объема, сократил бы это время до ~ 1 часа. Это может означать огромную разницу в надежности распределительной системы, частоте и продолжительности отключений, а также способности существующей сети справляться с колебаниями спроса — большим скачком, когда все приходят домой, запускают свои печи или котлы и поворачивают на их варочных панелях, например.

Я уже знаю, что иногда подразделения перерастают скорость, с которой газовые компании могут прокладывать им новые линии.Соответственно, некоторые коммунальные предприятия испаряют сжиженный природный газ из резервуаров в точки ниже по потоку от «узкого места», чтобы печи и варочные панели продолжали гудеть в часы пик. Делать это с водородом было бы очень дорого и очень опасно, учитывая, что жидкий водород потребляет около 40% энергии водорода только для его сжижения, кипит при 24 Кельвина (24 градуса выше абсолютного нуля — жидкий метан кипит при приятной температуре 112 Кельвинов). или -161 ° C) — а в жидком виде он все еще составляет всего 71 кг / м3 — метан составляет около 600 кг / м3 по сравнению с жидкостью.

Трубопроводы и оборудование

Если не нагревать его слишком сильно, водород вполне безопасно переносить в трубопроводах из низкоуглеродистой стали — даже до довольно значительных давлений. Часто обсуждаемая «водородная хрупкость» не является фактором для труб из мягкой мягкой стали или низколегированной стали, которые используются в большинстве трубопроводов химических заводов.

Однако трубопроводы природного газа, особенно трубопроводы, по которым природный газ транспортируется на большие расстояния или под водой, не изготавливаются из мягких сталей. Они сделаны из более твердых и прочных сталей, а эти стали, согласно многим сообщениям, подвержены водородному охрупчиванию или другим механизмам повреждения, связанным с водородом, особенно в их сварных швах и зонах термического влияния — даже при довольно умеренных давлениях и температурах.

Согласно достоверным отчетам, написанным самими газораспределительными компаниями, таким как этот превосходный, большая часть системы распределения природного газа высокого и среднего давления должна быть полностью заменена для работы с чистым водородом.(См. Стр. 12 этого справочника, где это сказано таким же количеством слов — и этим парням, которые владеют трубами, следует знать лучше!) Это огромные затраты, особенно если потратить на замену топлива, которое может быть лучше. все равно заменили на электричество.

Обратите внимание, что водородное повреждение и водородное охрупчивание — сложные металлургические темы, и что возникающий водород (атомы водорода, генерируемые электрохимическим действием, например, во время коррозии) вызывает повреждения, которые молекулярный водород не может, пока сочетание высокого давления и высокой температуры не сделает это возможным. Но сообщения о проблемах совместимости h3 с трубопроводами, используемыми для природного газа, довольно хорошо продемонстрированы людьми, которые знают этот вопрос намного лучше меня.

Распределительная система низкого давления в основном состоит из низкоуглеродистой стали и трубы из полиэтилена высокой плотности, и через нее достаточно легко пропускать водород. Однако трубопровод, не допускающий утечки природного газа, может пропускать много водорода из-за низкой плотности и высокого коэффициента диффузии водорода. И, к сожалению, ароматизирующие вещества, такие как тиолы (меркаптаны), используемые в природном газе для обнаружения утечек, несовместимы с водородом, и особенно с водородом, который используется для питания топливных элементов с PEM, например, используемых в транспортных средствах.Катализаторы в этих топливных элементах чрезвычайно чувствительны к таким соединениям серы. Учитывая чрезвычайно широкий диапазон взрывоопасности водорода — любая смесь между 4% и 75% водорода в воздухе является взрывоопасной — отсутствие запаха, помогающего обнаруживать утечки, кажется очень сложной проблемой для распределения этого топлива по домам и предприятиям.

Смеси водород / природный газ

Все первоначальные проекты пытаются сгладить эти проблемы, добавляя немного h3 в природный газ вместо того, чтобы делать большой скачок к чистому водороду.И когда вы слышите о «замене 20% природного газа водородом», вы думаете, что это имеет большое значение!

Подумай еще раз.

20% -ная смесь h3 в природном газе представляет собой 20% -ную смесь по объему. Эта смесь имеет только 86% энергии среднего природного газа, а это означает, что вам придется сжечь на 14% больше объема газа , чтобы получить такое же количество джоулей или БТЕ тепла. Экономия выбросов парниковых газов нигде не достигает почти 20% — они ближе к 6%, просто глядя на горение, и меньше, если учесть сжатие и потерю давления, указанные выше.Такое снижение уже привело бы к крику пользователей, чувствительных к теплоносителю, так что забудьте о 30% h3! При заданном количестве поставляемой энергии 20% -ная смесь водорода с природным газом потребует на сжатие на 13% больше энергии и потеряет примерно на 10% больше давления на единицу длины трубы, чем если бы вы использовали природный газ — потому что газ должен течь быстрее, но его плотность недостаточно для компенсации. Эти факторы съедят часть вашей экономии на выбросах парниковых газов. И хотя промышленные пользователи будут защищены — они платят за BTU или джоуль LHV или HHV, которые поставляет газовая компания, — некоторые пользователи могут оказаться в дефиците, поскольку вместо этого они платят за единицу объема.

Но как насчет «отраслей, где трудно декарбонизировать»?

Еще одно оправдание, которое мы слышим в пользу необходимости замены природного газа водородом, — это «высокотемпературное промышленное отопление». По какой-то причине кажется, что люди просто предполагают, что, поскольку мы запускаем какое-то оборудование прямо сейчас, сжигая топливо, мы не можем вместо этого использовать электричество. Часто упоминаются примеры производства стали и цемента, но есть и другие.

Здесь я должен принести то, чем я зарабатываю на жизнь.Я проектирую и строю пилотные установки, которые являются прототипами для тестирования новых химических процессов. Эти заводы могут варьироваться от крошечных лабораторных единиц до довольно больших предприятий, которые для обычного человека выглядят как любое другое реальное химическое предприятие. Но единственное, чего почти полностью без исключения будет не хватать на опытной установке, — это любого огневого оборудования . Есть исключения, но помимо функции удаления потоков отходов горючих материалов, каждая функция, которая выполняется на коммерческом химическом заводе с использованием огневого оборудования, выполняется с использованием электричества вместо того, чтобы на пилотной установке.Почему это? Причин много:

1) Электричество намного безопаснее и легче контролировать, чем огонь, особенно в небольших масштабах. Электрический обогрев обеспечивает быстрое и точное управление и снижает вероятность перегрева, снижает риски для строительных материалов и т. Д.

2) Электроэнергия стоит больше, чем топливо в качестве источника тепла, но стоимость энергии пилотной установки редко является самым важным фактором для ее операторов.

3) Для топочных обогревателей обычно требуются разрешения на выбросы в атмосферу и может потребоваться проверка дымовых газов — затраты, которых пилотная установка позволяет избежать за счет использования электрического обогрева.

4) Чтобы нагреть поток до высоких температур с помощью горелки, у вас остается высокотемпературный дымовой газ, выходящий из агрегата. Химические заводы используют этот горячий дымовой газ для нагрева множества других потоков, чтобы не допустить его утилизации, или используют его для производства пара для привода оборудования или поддержания тепла. На экспериментальной установке просто не стоит заниматься такой интеграцией тепла

5) Топочное оборудование дороже, чем оборудование с электрическим обогревом

6) Когда вам нужны самые высокие температуры, иногда электрическое отопление является единственным возможным вариантом.

В сталелитейном производстве реальная потребность в водороде вовсе не в нагреве — электродуговые печи для выплавки стали уже довольно популярны. Водород необходим для замены химического восстановителя оксида углерода, получаемого из угольного кокса, который используется для восстановления оксида железа до металлического железа. Также в стадии разработки находятся методы прямого электрохимического восстановления, поэтому возможно, что мы сможем производить сталь вообще без использования водорода.

Во многих других приложениях можно легко использовать электрическое отопление, чтобы исключить необходимость сжигания топлива.Однако это потребует модификации основных единиц оборудования, что может иметь значительные затраты. Но если альтернативой является потратить несколько раз этой стоимости на водород, полученный из электричества, эта экономия может окупить довольно небольшой капитал.

Фактически, если подходить к делу со свежим листом бумаги и без топки на голове, большинство применений в промышленном отоплении в настоящее время обслуживаются с помощью огня из соображений стоимости (поскольку топливо дешевле, если вы можете сбрасывать ископаемый CO2 в атмосферу) вместо этого можно легко преобразовать на электрическое отопление.

Все, что нам действительно нужно, — это установить цену на выбросы ископаемого углерода по ставке, достаточно высокой — и достаточно длительной — для того, чтобы соответствующие капитальные вложения окупились с экономической точки зрения для затронутых отраслей.

Водород для сезонного накопления энергии

Еще один аргумент, который я часто слышу, заключается в том, что из-за двойного удара, заключающегося в увеличении потребности в энергии для отопления и снижении выработки солнечной энергии зимой, нам понадобится водород, чтобы восполнить дефицит. Летом нам нужно будет производить огромное количество водорода и хранить его в соляных пещерах до зимы.В то время как хранимое какое-либо топливо, вероятно, является полезной частью плана аварийного реагирования в любом будущем после ископаемого топлива, для меня это не следствие того, что только потому, что можно использовать водород для этой цели, это действительно сделало бы энергичным или экономический смысл. Метан, будь то из биогаза или даже из ископаемого природного газа, кажется более логичным выбором в качестве газа для хранения, учитывая, что у нас уже есть стратегические и аварийные запасы природного газа. И мы могли бы так же легко накапливать годовой биогазовый метан, как могли бы найти способ производить избыток водорода летом.

Основная экономическая проблема зеленого водорода как носителя энергии — это стоимость электролизеров и оборудования для хранения — и, как мы видели в этой статье, стоимость распределения также не будет такой низкой, как некоторые ожидают. Умножение коэффициента низкой мощности ветряной или солнечной установки на другой сезонный коэффициент мощности, скажем, 0,5 или меньше, не дает в сумме низких капитальных затрат на 1 кг хранимого водорода. Это хранимое топливо было бы действительно очень дорого, даже если бы сама энергия была довольно дешевой.

Почему мы делаем это снова?

Таким образом, мне кажется совершенно очевидным, что роль водорода в качестве замены природного газа больше связана с необходимостью для компаний по добыче и распределению газа оставаться в бизнесе, имея что-то для продажи, чем с реальной выгодой от выбросов парниковых газов или значительными техническими преимуществами. необходимость. И если они хотят сделать необходимые инвестиции полностью за счет собственного никеля, чтобы обеспечить действительно зеленый или даже «голубой» водород через модернизированную сеть, чтобы заменить природный газ, возможно, меня это устраивает. К сожалению, кажется совершенно очевидным, что их лимиты уже достигнуты, они обращаются к государственному сектору для финансирования необходимых инвестиций в инфраструктуру. Лично я считаю, что это будет разбрасывать хорошие деньги за плохими.

---

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Это мое личное мнение, основанное на моих знаниях и практике в области химического машиностроения за последние 30 лет. Мое мнение является моим собственным, и его не следует путать с мнением моего работодателя Zeton Inc. или его клиентов. Они мотивированы только искренним желанием избавить нас от ископаемого топлива и тем самым устранить ископаемые парниковые газы и токсичные выбросы, связанные с их сжиганием, с минимальными затратами и воздействием на общество, с которыми мы можем справиться.Мои комментарии никоим образом не мотивированы личными финансовыми интересами с моей стороны или со стороны моего работодателя или его клиентов. Каждая статья, которую я пишу, наверняка разозлит того или иного из моих клиентов — можете не сомневаться!

Я приложил все усилия, чтобы быть точным в сказанном, сделав собственные подтверждающие вычисления. Я могу предоставить информацию о них любому, кто спросит. Но я человек и, следовательно, склонен к ошибкам. Я также ни на минуту не утверждаю, что знаю все, что нужно знать об этой теме, в которой некоторые люди провели всю свою карьеру.Если вы можете показать мне, где я ошибся в своем анализе или расчетах, с помощью ссылок или надежных примеров, я с благодарностью отредактирую свою статью, чтобы отразить эти новые знания с моей стороны.

Вот еще несколько моих статей, которые могут вас заинтересовать:

Водород из возобновляемых источников энергии — наше будущее?

Mirai FCEV против модели 3 BEV

---

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Вот сокращенная логика, объясняющая, почему для перемещения данного количества h3 LHV требуется в 3 раза больше энергии компрессора, чем для перемещения такого же количества Дж или БТЕ природного газа LHV.б)

Согласно закону идеального газа, P1V1 = nRT1, где n — количество молей газа, R — постоянная идеального газа, а T1 — начальная температура.

Взяв газы 1 и 2 с почти равными значениями a и b (чтобы избежать получения результатов, которые зависят от r), и взяв их при одинаковом начальном давлении, объеме и температуре, можно показать, что:

W1 / W2 = ~ n1 / n2

Водород имеет молярную низкую вязкость 240 кДж / моль, а у среднего автомобильного природного газа НДВ может составлять 695 кДж / моль.Соотношение работы, таким образом, составляет ~ 2,9: 1 для водорода по сравнению с природным газом, если мы перемещаем постоянное количество кДж НТС за такт сжатия или за единицу времени.

Фактические значения a и b (относящиеся к соотношению Cp / Cv) для h3 и природного газа при коммерчески значимых степенях сжатия регулируют это соотношение 2,9: 1 примерно до 3: 1.

---

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать членом, сторонником или представителем CleanTechnica — или покровителем Patreon.

---

Подпишитесь на нашу бесплатную ежедневную рассылку, чтобы не пропустить ни одной новости. Есть совет для CleanTechnica, хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

---

Последний выпуск

Обсуждения CleanTech

---

Отопление домов водородом: нам продают щенка?

Выражение «продать кому-то щенка» происходит от старого трюка с уверенностью, когда мешок, якобы содержащий поросенка, продавался только для того, чтобы новый владелец обнаруживал, что в нем действительно находится щенок.Это был жестокий обман в то время, когда поросенка, которого нужно откормить, было бы тяжело добыто и ценилось — и есть опасность, что предложения по обогреву домов водородом также предлагают решение, стоящее намного меньше, чем кажется на первый взгляд.

Целевые показатели чистых нулевых выбросов означают, что в будущих энергетических системах нет места для дальнейшего использования ископаемого газа, в том числе для отопления зданий. Газовую промышленность совершенно справедливо беспокоит, что это означает для ее бизнеса, но водород, похоже, стал спасательным кругом для газовой отрасли, пытаясь продать идею о том, что мы можем просто заменить ископаемый газ водородом, используя существующую газовую инфраструктуру. Однако простое решение сложной проблемы бывает редко.

Представители газовой промышленности считают водород недорогим и бесперебойным вариантом.

Вид на водопроводную сеть La Fabbrica del Sole в Ареццо, Италия, первой в мире сети, переносящей водород в городских районах. (JEAN-FRANCOIS LE MOUNIER / AFP через Getty Images)

Это привлекательный рассказ для политиков по нескольким причинам, не в последнюю очередь потому, что он предполагает возможность недорогого перехода к нулевому показателю, который потребители едва ли заметят.Потребители заметят и примут участие, если подходящие альтернативы — сокращение потребностей в тепловой энергии за счет повышения энергоэффективности, электрификация с помощью тепловых насосов и тепловых сетей, использующих возобновляемое тепло и другие низкоуглеродные источники — станут основными, как того требует энергетический переход.

Однако газовая промышленность утверждает, что чистые альтернативы слишком дороги, слишком сложны и слишком разрушительны, преувеличены. На самом деле альтернативы становятся дешевле, функциональнее и проще в использовании с каждым днем.

Это не означает, что водород не может играть важную роль в энергетическом переходе. Водород из возобновляемых источников энергии является ценным энергоносителем, имеющим множество конкретных применений, для которых мало альтернатив. Водород потребуется в больших количествах для декарбонизации промышленных секторов, таких как химическая промышленность и судоходство. Кроме того, водород может использоваться для выработки электроэнергии в периоды, когда производства из возобновляемых источников энергии недостаточно. Тем не менее, затраты и потери эффективности, скорее всего, будут ограничивающими факторами для следования этому «маршруту от газа к мощности».

Проблемные в масштабе

Использование водорода для отопления наших зданий в больших масштабах проблематично по разным причинам.

Во-первых, производство «зеленого водорода» путем электролиза чрезвычайно расточительно по сравнению с использованием возобновляемой энергии непосредственно для работы тепловых насосов или электромобилей. Для обогрева дома водородом требуется примерно в пять раз больше энергии ветра или солнца, чем для отопления того же дома с помощью эффективного теплового насоса. В результате такой неэффективности требуемые темпы наращивания возобновляемых источников энергии будут чрезвычайно сложными, на что указывает Комитет Великобритании по изменению климата в своем всеобъемлющем обзоре будущего водорода.

Создание возобновляемых источников энергии для замены ископаемого электричества происходит слишком медленно для достижения климатических целей. Кажется маловероятным, что у Европы есть деньги и земля, чтобы построить в пять раз больше турбин и солнечных панелей, только чтобы поддерживать старые магистрали ископаемого газа в эксплуатации.

Во-вторых, экологически чистый водород недешев и, согласно недавнему исследованию Международного энергетического агентства, ожидается, что в 2030 году он будет стоить около 0,1 евро за киловатт-час (кВтч) на месте производства. На национальном уровне Комитет по изменению климата Великобритании представил очень похожие цифры. Эта цифра значительно превышает текущие цены на газ для жилых домов во многих европейских странах.

Перенаправление ограниченных поставок зеленого водорода в строительный сектор также приведет к увеличению стоимости водорода для ключевых отраслей, где он будет исключительно необходим. Широкое использование экологически чистого водорода в строительстве и транспортном секторе может привести к удвоению затрат на водород из-за более высокого спроса, показывает анализ консалтинговой фирмы Aurora по вопросам энергетики.

Инновации и дальнейшее снижение стоимости возобновляемой электроэнергии, конечно, приведут к снижению затрат на водород в будущем, но большая часть затрат на производство водорода с помощью электролиза — это стоимость входящей электроэнергии (80–86%) , а не капитальные или эксплуатационные затраты.Это означает, что разница в стоимости с прямой электрификацией останется такой же.

В-третьих, существует также мираж голубого водорода, который преобразует ископаемый газ в водород, но требует улавливания и хранения углерода (CCS) для постоянного хранения образующихся выбросов парниковых газов. Это приведет к оставшимся выбросам углерода в размере 15–40%, часть из которых приходится на выбросы выше по течению в регионах, где добывается газ, как показали недавние спутниковые данные.

Начинать с голубого водорода в надежде на то, что будет доступен зеленый водород, является стратегией высокого риска и в долгосрочной перспективе сталкивается с теми же проблемами затрат, что и путь чистого зеленого водорода.

Подобные решения предлагались для угольной промышленности 15 лет назад, когда стало ясно, что угольные электростанции больше не приемлемы, учитывая их высокие выбросы углерода. Угольная промышленность ответила введением термина «чистый уголь», предполагая, что каждая угольная электростанция может быть оборудована системой CCS. Большинство проектов, основанных на идее чистого угля, не удалось реализовать, и теперь уголь все больше вытесняется ветром и солнечной энергией.

В-четвертых, преобразование газовой сети в водородную не так просто, как просто подать новый газ в трубопроводную сеть. Водород — это другой газ с разными свойствами. Это может привести к коррозии старых труб и увеличению утечек в новых. Он легко воспламеняется, но в настоящее время не обнаруживается человеческими чувствами при утечке. Это также требует замены существующих газовых счетчиков и наконечников горелок в бытовых приборах, а иногда и всего прибора. Это огромная задача, как показали исследования, проведенные по логистике перехода на водород.

Тепловые насосы и балансировка

Это не означает, что водород не применяется для отопления.Гибридные тепловые насосы могут иметь значение, используя небольшое количество водорода в качестве резерва во время длительных периодов холода. Водород также может играть роль в балансировании системы электроснабжения и таким образом косвенно поддерживать электрификацию тепла.

Однако, даже если водород станет доступным в больших количествах и по более низким ценам, чем ожидалось, в ближайшее время он не будет играть большой роли в декарбонизации систем отопления. Centrica, старейшая в мире и крупнейшая газовая компания в Великобритании, недавно заявила, что «до использования водорода в домашних условиях, скорее всего, потребуется больше десяти лет, а затраты для потребителей пока неизвестны».

Вместо того, чтобы полагаться на необоснованные обещания, энергоэффективность, интеллектуальная электрификация и централизованное теплоснабжение могут обеспечить реальную экономию углерода уже сегодня. Анализ, проведенный в рамках проекта содействия регулированию, дает представление о чистом будущем для отопления. Ускорение эффективного и электрифицированного отопления может помочь удовлетворить растущую долю возобновляемых источников энергии и обеспечить преимущества для потребителей и энергосистемы в целом. Тепловая политика на ближайшее десятилетие должна быть сосредоточена на уже имеющихся решениях.

Ян Розенов — директор европейской программы в рамках Проекта помощи в области регулирования, независимой глобальной неправительственной организации, продвигающей политические инновации и идейного лидерства в энергетическом сообществе.