Termeni asociați:

  • Ingineria energetică
  • Depozitarea hidrogenului
  • Hidrogen
  • Transportator de energie
  • Vehicul cu celule de combustibil
  • Hidrogen lichid

Descărcați în format PDF

prezentare

Despre această pagină

Vehicule electrice hibride cu pilă de combustibil (hidrogen)

22.10.2 Probleme actuale de siguranță

Hidrogenul gazos comprimat este în prezent fluxul principal pentru stocarea la bord. Presiunea maximă de stocare variază de la 35 la 70 MPa. Rezervoarele de tip 3 (căptușeală din aluminiu) și tip 4 (căptușeală din polimer) din rășină armată cu fibră de carbon sunt utilizate datorită greutății lor. Din păcate, rezistența la foc a acestor tancuri este scăzută. De exemplu, timpul raportat până la eșecul catastrofal al tancurilor de tip 4 este de la 3,5 la 6,5 ​​minute [59]. Actuala „soluție” pentru a preveni eșecul catastrofal al acestor rezervoare în condiții de incendiu este eliberarea rapidă de hidrogen printr-un dispozitiv de reducere a presiunii termice (TPRD) cu un diametru relativ mare de aproximativ 5 mm (înainte de eșecul catastrofal). Cu toate acestea, această „soluție”, care este probabil acceptabilă în atmosferă deschisă, generează probleme serioase pentru siguranța vieții și protecția proprietății atunci când un vehicul se află într-un spațiu restrâns, cum ar fi garajul, tunelul etc.

Economia hidrogenului - Viziune sau realitate?

11.5.2 Distribuția hidrogenului

Sunt disponibile diferite opțiuni pentru transportul și distribuția hidrogenului, în funcție de volumele de hidrogen, distanțele de livrare și circumstanțele locale: livrarea de hidrogen gazos comprimat (CGH2) și hidrogen lichid (LH2) de către camioane și de hidrogen gazos prin conducte.

De obicei, pentru cantități mici pe distanțe scurte de până la 200 km, remorcile cu hidrogen gazos comprimat (la 200 bari) sunt cele mai potrivite. Remorcile cu hidrogen lichid sunt cele mai economice pentru volume mai mici și distanțe mai mari și, din acest motiv, reprezintă opțiunea dominantă de livrare în Statele Unite; cu toate acestea, această opțiune necesită mai întâi lichefierea hidrogenului, care este un proces care consumă multă energie. 11 O realizare recentă este creșterea nivelului de presiune pentru distribuția hidrogenului gazos comprimat prin remorcă de la 200 la 500 bari, crescând astfel sarcina utilă de la 400 kg la peste 1000 kg de hidrogen și permițând distanțe de livrare de până la 500 km.

Conductele sunt opțiunea preferată pentru cantități mari și distanțe mari. Conductele au fost folosite pentru transportul hidrogenului de mai bine de 50 de ani, iar astăzi există aproximativ 16.000 km de conducte de hidrogen în întreaga lume care furnizează hidrogen rafinăriilor și uzinelor chimice; există rețele dense, de exemplu, între Belgia, Franța și Olanda, în zona Ruhr din Germania sau de-a lungul coastei Golfului în Statele Unite.

Inițial, se așteaptă ca remorcile gazoase să fie metoda de livrare dominantă pentru furnizarea HRS-urilor, camioanele lichide punând distanța între conducte. Navele purtătoare de hidrogen lichid pe termen lung, care sunt în prezent în curs de dezvoltare în Japonia, pot chiar să deschidă ușa pentru transportul hidrogenului în ocean. Acesta din urmă poate permite importul de hidrogen regenerabil din locații îndepărtate, cu surse abundente de energie regenerabilă, dar fără mari centre de cerere de hidrogen, sau de hidrogen fosil (cum ar fi din cărbune) din locații cu potențial bun de CSC.

Construirea unei infrastructuri de hidrogen în Japonia

14.6 Distribuirea și stocarea hidrogenului

Pentru transportul pe scară largă al hidrogenului, hidrogenul lichid a fost considerat metoda preferată din cauza densității sale mai mari de energie în comparație cu hidrogenul gazos comprimat. În 2006, Iwatani Corporation a început să opereze „Hydro-Edge”, o instalație de lichefiere a hidrogenului din Japonia, care produce aproximativ 200 kg de hidrogen pe oră. În fabrica Harima a Kawasaki Heavy Industries, a fost înființată o altă uzină de lichefiere a hidrogenului în 2014. Capacitatea de lichefiere a acestei fabrici este de 5 tone pe zi, ceea ce corespunde la 1000 de mașini presupunând umplerea vehiculelor electrice cu pile de combustibil (FCEV). Prin utilizarea camioanelor cu rezervor de hidrogen lichid sau a remorcilor cu hidrogen lichid, pot fi transportate 2-3 tone de hidrogen pe livrare, dar aproximativ 30% din energia hidrogenului este consumată pentru lichefierea acestuia și, în plus, temperatura extrem de scăzută a hidrogenului lichid înseamnă că lichidul hidrogenul nu este potrivit pentru depozitarea pe termen lung, din cauza fierberii. Prin urmare, hidrogenul gazos comprimat de până la 40 MPa este, de asemenea, recunoscut ca o metodă importantă de transport al hidrogenului, chiar dacă numai 200-300 kg de hidrogen pot fi transportate odată.

Ca alternativă la hidrogenul gazos lichefiat sau comprimat, conceptul de stocare a hidrogenului Chiyoda SPERA propus de Chiyoda Corporation, în care metilciclohexanul în stare hidrogenată poate desorbi hidrogenul utilizând un catalizator adecvat (http://www.chiyoda-corp.com/technology/ro/spera-hidrogen /), ar putea fi comercializat. Acesta este un concept nou de lanț de aprovizionare cu hidrogen dezvoltat de Chiyoda, sub forma unui LOHC, utilizând un sistem toluen/metilciclohexan. În această metodă, hidrogenul este fixat la toluen cu reacția de hidrogenare și transformat în metilciclohexan (MCH), care poate fi descărcat și transportat cu un cisterne chimice, cum ar fi toluenul. La cerere, hidrogenul este generat din MCH printr-o reacție de deshidrogenare, iar toluenul este recuperat, cu hidrogen furnizat infrastructurilor existente. LOHC este o alternativă pentru stocarea pe scară largă și transportul pe distanțe lungi de hidrogen la temperatura și presiunea ambiantă și un concept potențial concurent pentru transportul LH2, deoarece nu necesită investiții mari de capital pentru lichefierea hidrogenului și vase dedicate transportului de hidrogen.

Centrul de cercetare și dezvoltare Chiyoda a demonstrat desorbția de 50 Nm 3 hidrogen în decurs de 1 oră. Acest sistem ar trebui să fie promițător pentru transportul pe distanțe lungi și stocarea pe termen lung a hidrogenului. În principiu, ar trebui să fie necesari aproximativ 60 kJ pentru a genera 1 mol de hidrogen din acest metilciclohexan, care corespunde cu 25% energie din hidrogenul generat.

În plus, amoniacul este un alt posibil transportator de hidrogen. Proiectul purtător de energie al „Programului de promovare a inovației strategice interministeriale (SIP)” din Japonia a fost lansat în 2014 și se concentrează în special pe dezvoltarea tehnologiei de sinteză pentru amoniac și hidruri organice cu eficiență energetică ridicată. Aproximativ 170 de milioane de tone de amoniac sunt produse industrial în întreaga lume prin procesul Haber-Bosch din hidrogen și azot. Deoarece doar aproximativ 12% din energia hidrogenului generat ar putea fi consumată pentru crăparea moleculei de amoniac, amoniacul este recunoscut ca un purtător de hidrogen promițător. Desigur, îndepărtarea amoniacului rezidual ar fi o problemă destul de importantă, deoarece chiar și 1 ppm amoniac deteriorează grav o membrană de schimb de protoni FC.

Urgență pentru energie regenerabilă, curată - Soluții - Priorități

Proiectul SHEE-TREE

SHEE-TREE proiectul constă din centrale solare cu hidrogen, situate în deșerturile din Africa de Nord, un sistem de conducte care transportă hidrogenul gazos comprimat peste Strâmtoarea Siciliei și prin Italia către terminalele din Elveția cu conexiuni cu țările vecine (vezi expoziția).

Centralele electrice scindează apa în hidrogen și oxigen de către electrolizatori. Într-o primă etapă, acești electrolizatori sunt alimentați prin procesul solartermic, constând din heliostate, generatoare de abur, turbine cu abur și generatoare electrice. În alte etape de extindere pot fi luate în considerare alte tehnologii de producție, cum ar fi matrice de celule solare fotovoltaice sau fotochimice, odată ce aceste tehnologii vor fi competitive cu conceptul solar termic.

Fezabilitatea tehnică pare a fi problema minoră în comparație cu acceptabilitatea și fezabilitatea politică, de asemenea în ceea ce privește impozitul care urmează să fie impus asupra costului extern al combustibililor fosili pentru finanțarea proiectului SHEE-TREE și pentru subvenționarea inițială a energiei solare produse de hidrogen solar, până la este competitiv cu combustibilii fosili (a se vedea figura 2). Va fi necesară o „inginerie politică” considerabilă pentru a transforma opoziția din partea concurenților energetici într-o cooperare fructuoasă și rapidă cu un singur scop comun: salvarea planetei noastre.