[sažetak]Energija vodika je vrsta sekundarne energije s obilnim izvorima, zelenim i niskim udjelom ugljika, te širokom primjenom.Može pomoći u velikoj potrošnji obnovljive energije, ostvariti veliku smanjenje vršnih vrijednosti električne mreže i skladištenja energije u različitim godišnjim dobima i regijama i ubrzati promociju industrije, građevinarstva, transporta i drugih područja niske razine ugljika.moja zemlja ima dobre temelje za proizvodnju vodonika i veliko tržište primjene, te ima značajne prednosti u razvoju energije vodonika.Ubrzanje razvoja industrije vodikove energije važan je put da se pomogne mojoj zemlji da postigne cilj neutralizacije ugljika.Prije nekoliko dana, Nacionalna komisija za razvoj i reforme i Nacionalna uprava za energetiku zajednički su izdali „Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodonične energije (2021-2035)“.Razvoj i korištenje energije vodika pokreće duboku energetsku revoluciju.Energija vodonika je postala nova šifra za prevazilaženje energetske krize i izgradnju čistog, niskougljičnog, sigurnog i efikasnog modernog energetskog sistema.
Energetska kriza otvorila je put za istraživanje razvoja i korišćenja energije vodonika.
Energija vodika kao alternativna energija ušla je u vidno polje ljudi, što se može pratiti još od 1970-ih.Tada je rat na Bliskom istoku pokrenuo globalnu naftnu krizu.Kako bi se riješile ovisnosti o uvoznoj nafti, Sjedinjene Države su prvo predložile koncept „vodoničke ekonomije“, tvrdeći da bi u budućnosti vodonik mogao zamijeniti naftu i postati glavna energija koja podržava globalni transport.Od 1960. do 2000. godine, gorivne ćelije, važan alat za iskorištavanje energije vodika, brzo su se razvijale, a njena primjena u svemiru, proizvodnji električne energije i transportu u potpunosti je dokazala izvodljivost energije vodika kao sekundarnog izvora energije.Industrija hidrogenske energije ušla je u oseku oko 2010. godine.Ali izlazak Toyotinog „budućeg“ vozila na gorive ćelije 2014. godine pokrenuo je još jedan procvat vodonika.Nakon toga, mnoge zemlje su sukcesivno objavile strateške rute za razvoj energije vodika, uglavnom se fokusirajući na proizvodnju energije i transport kako bi promovirali razvoj energije vodika i industrije gorivnih ćelija;EU je 2020. objavila Strategiju EU za vodoničnu energiju s ciljem promoviranja energije vodika u industriji, transportu, proizvodnji električne energije i drugim primjenama u svim poljima;2020. Sjedinjene Države su objavile „Plan razvoja hidrogenske energije“, formulisale su brojne ključne tehničke i ekonomske pokazatelje i očekivale su da će postati tržišni lider u lancu industrije vodonične energije.Do sada su zemlje koje čine 75% globalne ekonomije pokrenule politike razvoja energije vodonika kako bi aktivno promovirale razvoj energije vodonika.
U poređenju sa razvijenim zemljama, industrija vodonične energije u mojoj zemlji je još uvek u početnoj fazi razvoja.Posljednjih godina moja zemlja je posvetila više pažnje industriji vodonične energije.U martu 2019. godine vodonična energija je prvi put upisana u „Izvještaj o radu Vlade“, čime se ubrzava izgradnja objekata kao što su punjenje i hidrogenacija u javnom vlasništvu;Uključeno u kategoriju energije;u septembru 2020., pet odjela, uključujući Ministarstvo financija, Ministarstvo industrije i informacionih tehnologija, zajednički će provesti demonstracijsku primjenu vozila na gorivne ćelije i nagraditi gradske aglomeracije koje ispunjavaju uslove za industrijalizaciju i demonstracijsku primjenu ključnih osnovnih tehnologija vozila na gorivne ćelije ;U oktobru 2021. Centralni komitet Komunističke partije Kine i Državno vijeće izdali su „Mišljenja o potpuno preciznoj implementaciji novog koncepta razvoja i dobrom poslu u neutralizaciji ugljika“ kako bi koordinirali razvoj cijelog lanca energije vodika. “proizvodnja-skladištenje-prijenos-upotreba”;U martu 2022. godine Nacionalna komisija za razvoj i reformu izdala je „Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodonične energije (2021-2035)“, a energija vodika je identificirana kao važan dio budućeg nacionalnog energetskog sistema i ključ za realizaciju zelene i niskougljične transformacije terminala koji koriste energiju.Važan nosilac, industrija vodikove energije identifikovana je kao strateška industrija u nastajanju i ključni pravac razvoja buduće industrije.
Poslednjih godina, industrija vodonične energije u mojoj zemlji se brzo razvijala, pokrivajući u osnovi ceo lanac proizvodnje-skladištenja-prenosa-upotrebe vodonika.
Uzvodno u lancu industrije vodikove energije je proizvodnja vodonika.moja zemlja je najveći svjetski proizvođač vodonika, sa kapacitetom proizvodnje vodonika od oko 33 miliona tona.Prema intenzitetu emisije ugljika u procesu proizvodnje, vodonik se dijeli na „sivi vodonik“, „plavi vodonik“ i „zeleni vodonik“.Sivi vodonik se odnosi na vodonik koji nastaje sagorevanjem fosilnih goriva, a tokom proizvodnog procesa biće mnogo emisija ugljen-dioksida;plavi vodonik je baziran na sivom vodoniku, primjenjujući tehnologiju hvatanja i skladištenja ugljika kako bi se postigla proizvodnja vodonika s niskim udjelom ugljika;zeleni vodonik proizvodi se obnovljivim izvorima energije kao što je solarna energija i energija vjetra se koristi za elektrolizu vode za proizvodnju vodika, a u procesu proizvodnje vodika nema emisije ugljika.Trenutno, u proizvodnji vodonika u mojoj zemlji dominira proizvodnja vodonika na bazi uglja, koja čini oko 80%.U budućnosti, kako se troškovi proizvodnje energije iz obnovljivih izvora nastavljaju smanjivati, udio zelenog vodonika će se povećavati iz godine u godinu, a očekuje se da će dostići 70% 2050. godine.
Srednji tok lanca industrije vodikove energije je skladištenje i transport vodonika.Tehnologija skladištenja i transporta gasa pod visokim pritiskom je komercijalizovana i predstavlja najobimniji način skladištenja i transporta energije vodika.Prikolica sa dugim cijevima ima visoku transportnu fleksibilnost i pogodna je za transport vodonika na kratke udaljenosti i male količine;Skladištenje tekućeg vodika i skladištenje vodonika u čvrstom stanju ne zahtijevaju posude pod pritiskom, a transport je zgodan, što je smjer skladištenja i transporta energije vodika velikih razmjera u budućnosti.
Nizvodno od lanca industrije vodikove energije je sveobuhvatna primjena vodonika.Kao industrijska sirovina, vodonik se može široko koristiti u nafti, kemiji, metalurgiji, elektronici, medicini i drugim poljima.Osim toga, vodonik se također može pretvoriti u električnu energiju i toplinu kroz vodonične gorivne ćelije ili vodonične motore s unutarnjim sagorijevanjem., koji može pokriti sve aspekte društvene proizvodnje i života.Očekuje se da će do 2060. godine potražnja za vodoničnom energijom u mojoj zemlji dostići 130 miliona tona, od čega dominira industrijska potražnja, koja čini oko 60%, a sektor transporta će se proširiti na 31% iz godine u godinu.
Razvoj i korištenje energije vodika pokreće duboku energetsku revoluciju.
Energija vodika ima široku perspektivu primjene u mnogim poljima kao što su transport, industrija, građevinarstvo i električna energija.
U oblasti transporta, cestovnog transporta na velike udaljenosti, željeznice, avijacije i pomorstva, energiju vodika smatraju jednim od važnih goriva za smanjenje emisije ugljika.U ovoj fazi mojom zemljom uglavnom dominiraju autobusi sa vodoničnim gorivnim ćelijama i teški kamioni, čiji broj prelazi 6.000.Što se tiče odgovarajuće prateće infrastrukture, moja zemlja je izgradila više od 250 stanica za punjenje vodonikom, što čini oko 40% globalnog broja, i zauzima prvo mjesto u svijetu.Prema podacima koje je objavio Organizacioni komitet Zimskih olimpijskih igara u Pekingu, ove Zimske olimpijske igre će demonstrirati rad više od 1.000 vozila na vodikove gorivne ćelije, opremljenih sa više od 30 stanica za dopunu vodonika, što je najveća demonstraciona primena vozila na gorivne ćelije u svijetu.
Trenutno, oblast sa najvećim udelom primene energije vodonika u mojoj zemlji je industrijska oblast.Pored svojih svojstava energetskog goriva, energija vodika je također važna industrijska sirovina.Vodik može zamijeniti koks i prirodni plin kao redukcijski agens, koji može eliminirati većinu emisija ugljika u procesima proizvodnje željeza i čelika.Upotreba obnovljive energije i električne energije za elektrolizu vode za proizvodnju vodika, a zatim za sintetizaciju hemijskih proizvoda kao što su amonijak i metanol, doprinosi značajnom smanjenju ugljika i emisija u hemijskoj industriji.
Integracija energije vodika i zgrada je novi koncept zelene gradnje koji se pojavio posljednjih godina.Građevinarstvo treba da troši mnogo električne i toplotne energije, a navedeno je kao tri najveća „domaćinstva koja troše energiju“ u mojoj zemlji zajedno sa oblastima saobraćaja i industrijskom industrijom.Efikasnost proizvodnje čiste energije vodoničnih gorivnih ćelija je samo oko 50%, dok ukupna efikasnost kombinovane toplote i energije može dostići 85%.Dok vodonične gorivne ćelije proizvode električnu energiju za zgrade, otpadna toplina se može povratiti za grijanje i toplu vodu.Što se tiče transporta vodonika do terminala u zgradama, vodonik se može pomiješati sa prirodnim gasom u udjelu manjim od 20% uz pomoć relativno kompletne kućne mreže cjevovoda prirodnog gasa i transportirati do hiljada domaćinstava.Procjenjuje se da će 2050. godine 10% globalnog grijanja zgrada i 8% energije u zgradama biti opskrbljeno vodonikom, smanjujući emisiju ugljičnog dioksida za 700 miliona tona godišnje.
U oblasti električne energije, zbog nestabilnosti obnovljive energije, energija vodika može postati novi oblik skladištenja energije kroz konverziju električna energija-vodonik-električna energija.Tokom perioda niske potrošnje električne energije, vodonik se proizvodi elektrolizom vode sa viškovima obnovljive energije i skladišti u obliku gasovitih, niskotemperaturnih tečnih, organskih tečnih ili čvrstih materijala pod visokim pritiskom;u vršnim periodima potrošnje električne energije, uskladišteni vodonik prolazi kroz gorivo Baterije ili vodonične turbinske jedinice proizvode električnu energiju, koja se dovodi u javnu mrežu.Obim skladištenja energije vodonika je veći, do 1 milion kilovata, a vreme skladištenja je duže.Sezonsko skladištenje se može realizovati prema izlaznoj razlici sunčeve energije, energije vetra i vodnih resursa.U avgustu 2019., u Lu'anu, u provinciji Anhui, pokrenut je prvi projekat skladištenja energije vodonika u megavatu u mojoj zemlji i uspješno je povezan na mrežu za proizvodnju električne energije 2022. godine.
Istovremeno, elektro-vodonička sprega će takođe igrati važnu ulogu u izgradnji modernog energetskog sistema u mojoj zemlji.
Iz perspektive čiste i niskougljične, elektrifikacija velikih razmjera je moćno sredstvo za smanjenje emisije ugljika u mnogim poljima u mojoj zemlji, kao što su električna vozila u oblasti transporta koja zamjenjuju vozila na gorivo, i električno grijanje u građevinarstvu zamjenjujući tradicionalno grijanje bojlerima. .Međutim, još uvijek postoje neke industrije u kojima je teško postići smanjenje ugljika direktnom elektrifikacijom.Najteže industrije uključuju čelik, hemikalije, drumski transport, brodarstvo i avijaciju.Energija vodika ima dvostruka svojstva energetskog goriva i industrijske sirovine i može igrati važnu ulogu u gore navedenim poljima koja je teško duboko dekarbonizirati.
Iz perspektive sigurnosti i efikasnosti, prvo, energija vodonika može promovirati razvoj većeg udjela obnovljive energije i efektivno smanjiti zavisnost moje zemlje od uvoza nafte i gasa;Regionalni bilans snabdijevanja i potrošnje energije u mojoj zemlji;osim toga, smanjenjem cijene električne energije iz obnovljivih izvora, poboljšat će se ekonomija zelene električne energije i energije zelenog vodonika, te će biti široko prihvaćeni i korišteni u javnosti;energija vodika i električna energija, kao energetska čvorišta, su više Lako je spojiti različite izvore energije kao što su toplotna energija, hladna energija, gorivo, itd., kako bi se zajednički uspostavila međusobno povezana moderna energetska mreža, formirao visoko otporan sistem snabdijevanja energijom i poboljšati efikasnost, ekonomičnost i sigurnost sistema snabdevanja energijom.
Razvoj industrije vodonične energije u mojoj zemlji i dalje se suočava sa izazovima
Proizvodnja zelenog vodonika sa niskom cijenom i niskom emisijom jedan je od važnih izazova s kojima se suočava industrija vodikove energije.Pod pretpostavkom da se ne dodaju nove emisije ugljika, rješavanje problema izvora vodonika je premisa razvoja industrije vodikove energije.Proizvodnja vodonika iz fosilne energije i proizvodnja vodonika industrijskih nusproizvoda su zreli i isplativi, te će ostati glavni izvor vodonika u kratkom roku.Međutim, rezerve fosilne energije su ograničene i još uvijek postoji problem emisije ugljika u procesu proizvodnje vodika;proizvodnja industrijskog nusproizvoda proizvodnja vodonika je ograničena i udaljenost dovodnog zračenja je kratka.
Dugoročno gledano, proizvodnju vodonika iz vodene elektrolize lako je kombinirati s obnovljivom energijom, ima veći potencijal razmjera, čistija je i održivija, te je najpotencijalnija metoda zelene opskrbe vodonikom.Trenutno je tehnologija alkalne elektrolize u mojoj zemlji blizu međunarodnog nivoa i glavna je tehnologija u oblasti komercijalne elektrolize, ali postoji ograničen prostor za smanjenje troškova u budućnosti.Protonska izmjenjivačka membranska elektroliza vode za proizvodnju vodonika trenutno je skupa, a stepen lokalizacije ključnih uređaja raste iz godine u godinu.Elektroliza čvrstog oksida blizu je međunarodnoj komercijalizaciji, ali je još uvijek u fazi sustizanja u zemlji.
Sistem lanca snabdijevanja industrije vodonične energije u mojoj zemlji još uvijek nije završen i još uvijek postoji jaz između velikih komercijalnih aplikacija.U mojoj zemlji je izgrađeno više od 200 hidrogenacionih stanica, od kojih su većina 35MPa gasovite hidrogenacione stanice, a 70MPa gasovite hidrogenacione stanice visokog pritiska sa većim kapacitetom skladištenja vodonika čine mali deo.Nedostatak iskustva u izgradnji i radu stanica za dopunu tečnog vodonika i integrisanih stanica za proizvodnju i hidrogenaciju vodonika.Trenutno se transport vodonika uglavnom zasniva na visokotlačnom plinovitom transportu dugih cijevi prikolicama, a cjevovodni transport je još uvijek slaba tačka.Trenutno je kilometraža vodovodnih cjevovoda oko 400 kilometara, a cjevovoda u upotrebi svega oko 100 kilometara.Cjevovodni transport se također suočava s mogućnošću krtosti vodika uzrokovanog istjecanjem vodonika.U budućnosti je i dalje neophodno dodatno poboljšati hemijska i mehanička svojstva materijala za cevovode.Značajan napredak je postignut u tehnologiji skladištenja tekućeg vodika i tehnologiji skladištenja vodonika metal-hidrida, ali ravnoteža između gustine skladištenja vodonika, sigurnosti i troškova nije riješena, a još uvijek postoji određeni jaz između velikih komercijalnih aplikacija.
Specijalizovani sistem politike i mehanizam koordinacije i saradnje sa više odeljenja i više polja još uvek nisu savršeni.„Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodonične energije (2021-2035)“ je prvi plan razvoja energije vodonika na nacionalnom nivou, ali poseban plan i sistem politike tek treba poboljšati.U budućnosti je potrebno dodatno razjasniti pravac, ciljeve i prioritete industrijskog razvoja.Industrijski lanac vodikove energije uključuje niz tehnologija i industrijskih polja.Trenutno i dalje postoje problemi kao što su nedovoljna međudisciplinarna saradnja i nedovoljan mehanizam međuresorne koordinacije.Na primjer, izgradnja stanica za punjenje vodonikom zahtijeva saradnju više odjela kao što su kapital, tehnologija, infrastruktura i kontrola opasnih hemikalija.Trenutno postoje problemi kao što su nejasna nadležna tijela, poteškoće u odobrenju, a svojstva vodonika su i dalje samo opasne hemikalije, što predstavlja ozbiljnu prijetnju razvoju industrije.velika ograničenja.
Vjerujemo da su tehnologija, platforme i talenti tačke rasta za podršku razvoju industrije vodonične energije u mojoj zemlji.
Prije svega, potrebno je kontinuirano unapređivati nivo ključnih osnovnih tehnologija.Tehnološke inovacije su srž razvoja industrije vodonične energije.U budućnosti, moja zemlja će nastaviti da promoviše istraživanje i razvoj ključnih osnovnih tehnologija u proizvodnji, skladištenju, transportu i primeni zelene i energije vodonika sa niskim sadržajem ugljenika.Ubrzati tehnološke inovacije gorivnih ćelija sa membranom za protonsku izmjenu, razviti ključne materijale, poboljšati glavne pokazatelje performansi i kapacitet masovne proizvodnje i nastaviti poboljšavati pouzdanost, stabilnost i izdržljivost gorivnih ćelija.Nastojat će se promovirati istraživanje i razvoj i proizvodnja osnovnih komponenti i ključne opreme.Ubrzati poboljšanje efikasnosti konverzije proizvodnje vodonika iz obnovljive energije i obima proizvodnje vodonika pomoću jednog uređaja, te napraviti proboj u ključnim ključnim tehnologijama u infrastrukturnoj vezi energije vodonika.Nastaviti s istraživanjem osnovnih zakona sigurnosti energije vodika.Nastaviti promovirati naprednu tehnologiju energije vodika, ključnu opremu, demonstracijske aplikacije i industrijalizaciju glavnih proizvoda, te izgraditi visokokvalitetni sistem razvoja tehnologije za industriju energije vodika.
Drugo, moramo se fokusirati na izgradnju platforme za podršku industrijskim inovacijama.Razvoj industrije vodikove energije treba se fokusirati na ključna područja i ključne veze, te izgraditi višeslojnu i raznoliku inovativnu platformu.Podrška univerzitetima, istraživačkim institutima i preduzećima da ubrzaju izgradnju ključnih laboratorija i najsavremenijih platformi za unakrsno istraživanje, te sprovedu osnovna istraživanja o primjeni energije vodika i najnovijim tehnološkim istraživanjima.Početkom 2022. godine, Nacionalna komisija za razvoj i reformu i Ministarstvo obrazovanja izdali su „Odobrenje izvještaja o studiji izvodljivosti o projektu Inovacione platforme nacionalne tehnologije skladištenja energije u industriji i obrazovanju Sjevernokineskog univerziteta za električnu energiju“, Sjeverne Kine. Projekat Inovacione platforme za integraciju industrije i obrazovanja na nacionalnom univerzitetu za skladištenje energije Zvanično je odobren i postao je prva grupa koledža i univerziteta koja je „komandovala“.Nakon toga, formalno je osnovan Centar za inovacije u tehnologiji hidrogenske energije Univerziteta za električnu energiju Sjeverne Kine.Inovaciona platforma i centar za inovacije fokusiraju se na tehnička istraživanja u oblastima elektrohemijskog skladištenja energije, energije vodika i tehnologije njene primene u elektroenergetskoj mreži, te aktivno promovišu razvoj nacionalne industrije vodonika.
Treće, potrebno je promovirati izgradnju tima stručnjaka za vodoničnu energiju.Tehnološki nivo i obim industrije vodonične energije nastavljaju da stvaraju proboje.Međutim, industrija vodikove energije suočava se sa velikim jazom u timu talenata, posebno sa ozbiljnim nedostatkom inovativnih talenata visokog nivoa.Prije nekoliko dana, smjer „Nauka i inženjerstvo energije vodika” koji je proglasio North China Electric Power University službeno je uvršten u katalog dodiplomskih smjerova na redovnim fakultetima i univerzitetima, a disciplina „Nauka i inženjerstvo energije vodika” je uključena u novi interdisciplinarni predmet.Ova disciplina će obuhvatiti elektroenergetiku, inženjersku termofiziku, hemijsko inženjerstvo i druge discipline kao što su vuču, organski integrirati proizvodnju vodonika, skladištenje i transport vodonika, sigurnost vodika, energiju vodika i druge module vodonikove energije, te izvoditi sveobuhvatne interdisciplinarne osnovne i primijenjena istraživanja.To će pružiti povoljnu podršku talentima za realizaciju sigurne tranzicije energetske strukture moje zemlje, kao i razvoj industrije vodonične energije i energetske industrije moje zemlje.
Vrijeme objave: 16.05.2022