Водородная энергетика. Концепция развития. Водородная стратегия США. Декарбонизация экономики  

ВОДОРОДНАЯ ПРОГРАММА МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ США

Hydrogen program plan. US Department Of Energy (DOE)  

2020  год 

Осознание истинного потенциала водорода требует приверженность постоянным исследованиям и разработкам. В отличие от других видов топлива, водород требует большей интеграции систем ископаемого топлива, ядерной энергии и возобновляемых источников энергии, и для реализации всего потенциала и преимуществ водорода потребуется комплексный подход со стороны всех секторов энергетики.

.

Министерство энергетики США (DOE) опубликовало План водородной программы, чтобы обеспечить стратегическую основу для деятельности Департамента по исследованиям, разработкам и демонстрации водорода (НИОКР).

Программа представляет собой скоординированные усилия Министерства энергетики по развитию доступного производства, транспортировки, хранения и использования водорода в различных секторах экономики. План предполагает участие ведомств по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE), ископаемым источникам энергии (FE), ядерной энергии (NE), электроэнергии (OE), науке (SC) и координируется с Агентством программы перспективных исследований - Energy ( ARPA-E). План служит в качестве главенствующего документа , чтобы установить стратегическое направление водородной программы, а также дополнять технические и программные многолетние планы с каждого DOE Управления Вовлечения в водородных RD & D деятельности.

«На протяжении десятилетий Министерство энергетики поддерживало разработку технологий, дополняющих производство водородного топлива из наших традиционных источников, - отметил заместитель министра энергетики Марк У. Менезес. - Деятельность в области НИОКР, изложенная в Плане, будет способствовать этим важным усилиям Министерства энергетики в целом. для поддержки нашей всеобъемлющей энергетической стратегии».

55-страничный документ водородной программы подчеркивает приверженность Министерства энергетики к разработке технологий, которые могут способствовать расширению производства водорода в США, и подчеркивает важность сотрудничества как внутри Министерства энергетики, так и с заинтересованными сторонами в промышленности, академических кругах для достижения этой цели.

В записке для заинтересованных сторон, подписанной руководителями шести задействованных офисов Министерства энергетики, в том числе заместителем министра энергетики США Ритой Баранвал, говорится, что для осознания истинного потенциала водорода «требуется приверженность постоянным исследованиям и разработкам, а также активизация демонстраций и развертываний с участием частных лиц. сектор для достижения масштаба ». В отличие от других видов топлива, водород «требует большей интеграции систем ископаемого топлива, ядерной энергии и возобновляемых источников энергии, и для реализации всего потенциала и преимуществ водорода потребуется комплексный подход со стороны всех секторов энергетики».

Новый План обновляет и расширяет предыдущие версии, в том числе План состояния водорода на 2006 год и План программы Министерства энергетики по водороду и топливным элементам, и предоставляет скоординированный общий обзор деятельности, связанной с водородом, в рамках всего Министерства энергетики. Он отражает «акцент Министерства энергетики на проведении скоординированных исследований и разработок, позволяющих внедрить водородные технологии в различных областях и секторах».

Министерство энергетики заявляет, что водород является «частью всеобъемлющего энергетического портфеля, который может обеспечить энергетическую безопасность и отказоустойчивость, а также обеспечить экономическую ценность и экологические преимущества для различных приложений в различных секторах». Он «может быть получен из множества доступных внутри страны первичных источников, включая возобновляемые источники энергии; ископаемое топливо с улавливанием, использованием и хранением углерода (CCUS); и ядерную энергетику».

В разделе о производстве водорода Министерство энергетики отмечает, что «крупномасштабное централизованное производство водорода может быть совмещено с существующими ядерными объектами». Министерство энергетики сообщает, что существует ряд процессов, которые расщепляют воду на водород и кислород с использованием электрической, тепловой или фотонной (световой) энергии из различных устойчивых внутренних источников (таких как солнце, ветер, ядерная энергия и другие).

ЯДЕРНЫЕ ГИБРИДНЫЕ СИСТЕМЫ

В небольшом разделе, посвященном ядерным гибридным системам на стр. 32, отмечается растущий интерес к интеграции производства водорода на атомных электростанциях «в качестве средства повышения возможностей отслеживания нагрузки, использования неиспользованной энергии и обеспечения дополнительного потока доходов».

Например, атомная станция мощностью 1000 МВт «может производить около 41 000 тонн водорода в год, если предположить, что станция вырабатывает электроэнергию в течение 70% времени и водород в течение 26% времени (с 4% простоями на техническое обслуживание)». Используя электроэнергию и тепло, вырабатываемые атомной электростанцией, водород можно эффективно производить с использованием технологий низко- или высокотемпературных электролизеров и использовать на месте для удовлетворения потребностей атомной станции в водороде (например, для охлаждения турбогенератора) или экспортировать / монетизировать для других целей. использует.

«Хотя гибридные ядерные системы еще не готовы к полномасштабному коммерческому развертыванию, ожидается, что пилотные проекты, реализуемые в настоящее время на существующих атомных станциях, быстро решат многие остающиеся неопределенности, ускоряя их доступность для полномасштабного внедрения. Кроме того, технико-экономический анализ, включая рыночные оценки для ряда конкретных атомных электростанций, выявил потенциальные экономические выгоды от производства водорода с помощью различных вариантов электролизеров на месте, в том числе тех, которые в настоящее время реализуются в рамках пилотных проектов и других технологий», - говорится в отчете.

На странице 39 Министерство энергетики сообщает, что NE работает с партнерами из EERE и промышленности над проведением НИОКР, чтобы обеспечить производство водорода в промышленных масштабах с использованием тепла и электроэнергии из ядерных энергетических систем. «Помимо электроэнергии без выбросов, ядерные реакторы производят большое количество тепла, которое можно использовать для улучшения экономики производства водорода». Усилия NE, связанные с производством водорода, включают:

Демонстрация как высокотемпературных, так и низкотемпературных систем электролиза на действующих легководных реакторах, которые могут обеспечить дешевое тепло, необходимое для этих процессов для экономичного производства водорода.

Моделирование, имитации и эксперименты для разработки и продвижения концепций и технологий, необходимых для интеграции методов производства водорода с существующими и будущими реакторами таким образом, чтобы оптимизировать экономические, экологические характеристики и характеристики безопасности на уровне системы, поскольку они работают совместно с другими источниками генерации и заканчиваются использованием технологии.

Разработка усовершенствованных реакторов, которые будут работать при очень высоких температурах, что делает их хорошо подходящими для многообещающих новых процессов производства водорода с помощью тепловых двигателей.

NE и EERE совместно инициировали пилотные проекты по производству водорода, чтобы продемонстрировать первоначальную осуществимость таких систем на действующих в настоящее время атомных электростанциях США.

INL БУДЕТ РАБОТАТЬ С XCEL ENERGY И FUELCELL ENERGY НАД ДЕМОНСТРАЦИОННЫМИ ПРОЕКТАМИ

В октябре Министерство энергетики выбрало два проекта по продвижению гибкой эксплуатации легководных реакторов с интегрированными системами производства водорода, чтобы получить совместное финансирование через объявление NE о возможности финансирования развития перспективных ядерных технологий в США в сотрудничестве с Управлением технологий водорода и топливных элементов EERE.

В рамках одного из этих проектов Xcel Energy будет сотрудничать с Национальной лабораторией Айдахо (INL), чтобы продемонстрировать систему, которая использует ядерный пар и электричество для разделения воды. В рамках другого проекта FuelCell Energy будет сотрудничать с INL для демонстрации и валидации системы производства водорода с твердооксидным электролизером для интеграции в АЭС.

Xcel Energy и INL объявили 9 ноября 2020, что вместе с более чем 10 миллионами долларов федерального финансирования они изучат, как использовать ядерную энергию для производства водорода. Сочетая высокотемпературный паровой электролиз (HTSE) с коммерческим теплом, Xcel и INL будут использовать атомную станцию в Миннесоте для разделения воды для своих усилий. Они надеются, что этот водород можно будет использовать в транспортных средствах или предложить другим отраслям промышленности, использующим водород, таким как производство стали или аммиака.

«Это кардинально меняет правила игры как в атомной энергетике, так и в производстве безуглеродного водорода во многих отраслях промышленности», - сказал Ричард Бордман, национальный технический руководитель Программы устойчивого развития легководных реакторов Министерства энергетики США «Гибкие производственные операции и путь генерации». «Это дает представление об энергетических структурах будущего, которые будут объединять системы для максимального увеличения использования энергии, рентабельности генераторов и надежности сети при минимизации выбросов углекислого газа».

Новый проект является первым в своем роде соединением коммерческого электрогенератора с технологией HTSE. Он основан на проекте, запущенном в 2019 году, чтобы продемонстрировать, как установки по производству водорода могут быть установлены на действующих атомных электростанциях. Проект продемонстрирует HTSE с использованием тепла и электричества от одной из атомных станций Xcel Energy, скорее всего, от АЭС на острове Прери.

Согласно недавнему анализу, проведенному в рамках инициативы Министерства энергетики США H2 @ Scale под руководством Управления по водородным технологиям и технологиям топливных элементов, водород, производимый HTSE на атомной станции, может быть конкурентоспособным по стоимости на сегодняшнем рынке.

Отчет был опубликован Национальной лабораторией возобновляемой энергии (NREL). «Сегодня ряд атомных электростанций может производить водород по конкурентоспособным ценам, а с дополнительными исследованиями и разработками электролизеров и большим количеством установок в будущем может появиться гораздо больше атомных электростанций», - сказал Марк Рут, руководитель группы Центра стратегического анализа энергии NREL.

.

.

СКАЧАТЬ ВОДОРОДНУЮ ПРОГРАММУ США
ПЛАН ВОДОРОДНОЙ ПРОГРАММЫ МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ США. HYDROGEN PROGRAM PLAN. US DEPARTMENT OF ENERGY (DOE) The programme is a coordinated DOE effort to advance the affordable production, transport, storage, and use of hydrogen across different sectors of the economy

..

• Консультирование по вопросам создания производства  композитных труб TCP / FCP / TCP-DGB для нефтегазовой отрасли и водородной энергетики
• Разработка технических решений для строительства завода
• Эскизный и детальный инжиниринг оборудования для производства TCP/RTP труб
• Разработка бизнес-плана производства (завода) 
• Организация поставки технологического оборудования, шеф-монтаж и ввод в эксплуатацию
• Технологическое и техническое сопровождение проектов
• Помощь в легализации технологии и производства в России
• Гарантийное и постгарантийное обслуживание
• Поставка завода по производству термопластичных композитных труб  "под-ключ"

Консультации: +7 915 187-91-16, teo@teo.ru

.

.

.