Водород для отопления дома: применение в Европе
Страны Европейского Союза взяли курс на минимизацию использования природных ископаемых в качестве источников энергии. Для этого была разработана водородная стратегия и программа интеграции энергосистемы, преследующие такие цели, как:
- достижение климатической нейтральности;
- уменьшение вредного воздействия на окружающую среду;
- сокращение энергопотерь.
Власти Евросоюза совместно с учеными и энергетиками работают над тем, чтобы в будущем «зеленый водород» стал топливом для газовых сетей и автотранспорта. В настоящее время получить «зеленый водород» возможно лишь путем электролиза воды для отопления. Для этого процесса будут использоваться излишки электроэнергии от солнечных и ветровых электростанций.
«Зеленый водород» представляет собой экологически чистое топливо. В отличие от традиционных источников энергии, используемых для отопления, оно не оставляет за собой «углеродного следа», а также не выбрасывает парниковые газы.
Начало перехода к чистому топливу уже положено. Некоторые страны начали проводить тестирование водорода, используя отдельные участки газовой системы.
Отопление дома водородом в Великобритании
Первыми в мире водород для отопления стали применять в Великобритании. Проект называется HyDeploy, его стоимость составляет 7 млн. британских фунтов, для тестирования выбрали Кильский государственный университет. Данный выбор обусловлен тем, что учебное заведение имеет частную сеть, которую на время испытаний можно изолировать от централизованной газовой системы.
Подготовка к эксперименту длилась 2 года. На подготовительном этапе была проверена безопасность экспериментальной смеси на всех участках здания, в лабораториях испытывались газовые приборы, а также изучалось воздействие водорода на материалы, находящиеся в газовой сети.
Материалы и устройства, реализованные после 1996 года, выдерживают до 23% водорода.
В настоящее время 20% смесью водорода и природного газа отапливаются 30 строений университета и около 100 близлежащих домов.
Эксперимент был завершен в конце июля 2020 года. После получения положительных результатов программу начали постепенно разворачивать на северо-востоке страны. Благодаря этой программе, 20% смеси водорода для отопления дома смогли использовать 670 строений, находящихся в Винлатоне и Гейтсхеде. Длительность этого эксперимента еще продолжается.
Работник газораспределительных сетей Лорна Миллингтон рассказала, что применяемые в их сети материалы могут выдержать и более высокую концентрацию водорода, чем закладывалась изначально. Если верить ее словам, то отопление на водороде не нуждается в создании отдельной инфраструктуры, поскольку водород, поступая в сеть, начинает смешиваться с газом.
Отопление дома на водороде в Нидерландах
Эксперимент проводился в городе Розенбург, его суть была в том, чтобы проверить работу бытового котла жилого дома на 100% водороде.
Инициаторами пилотного проекта выступили:
- собственник газовых сетей Stedin;
- муниципалитет Роттердама;
- компания BDR Thermea Group;
- жилищный кооператив Ресорт Вонн.
В 2019 году котел для эксперимента установили в котельне рядом с котлом, работающем на природном газе. Традиционный котел функционировал как «подстраховка» в обеспечении граждан горячей водой и теплом.
Для подачи нового топлива Stedin использовала действующий трубопровод, чтобы продемонстрировать, что существующая сеть полностью готова к приему водорода. Данный проект считается первым в мире, где используется чистый водород из воды для отопления дома. Водородный котел имеет тот же принцип работы, что и газовый.
Разработка первого в мире бытового водородного котла принадлежит BDR Thermea Group. Данная компания специализируется на производстве решений в сфере отопления и ГВС. Эта компания первой в Европе получила сертификат на применение водорода в бытовом котле.
Власти Великобритании планируют в течение двух лет установить 400 водородных котлов.
Водородное отопление дома в Шотландии
Реализацией проекта h200 Fife занимается газораспределительная компания SGN. Данная компания осуществляет поставки природного газа в 6 млн. жилых домов и предприятий, расположенных в Шотландии и южной части Англии. Проект рассчитан на 300 домов.
Эксперимент с таким количеством жилых зданий еще никем не проводился. В настоящий момент заявка SGN находится на рассмотрении в британском национальном регуляторе энергорынка Ofgem.
Водород будут «добывать» из воды с помощью электролиза с участием альтернативной электроэнергии. Производить электроэнергию для проекта будут морские ветряные электростанции. Также для проекта будут уложены новые трубы вдоль 1000 жилых домов. Данное решение дает собственникам жилых домов выбрать воду как топливо для отопления или газ. Компания SGN заверяет, что пандемия коронавируса не повлияет на ход работ. Цель эксперимента – оценка технических и экономических показателей.
Также в учет будет браться удовлетворенность потребителей данным видом отопления.
h200 Fife – часть национальной инициативы Gas Goes Green, состоящей из серии проектов, которые должны подтвердить жизнеспособность идеи водород дома. Данный проект это своего рода демонстрация того, что британская газовая сеть сможет пройти путь к декарбонизации. Сеть насчитывает свыше 280 тыс.км труб, которые соединяют 23 млн. объектов недвижимости, в том числе и предприятия.
Продолжительность производственной фазы проекта составляет 5 лет, начаться она должна в 2022-2023 годах. Великобритания планирует добиться климатической нейтральности к 2050 году, а Шотландия – к 2045.
Будет ли отопление домов водородным топливом в Украине?
Наша страна на сегодняшний день имеет немало «зеленых» источников энергии и они продолжают развиваться. А это значит, что Украина имеет все возможности, чтобы начать развитие водородной энергетики. Зарубежные энергетики уверены в том, что Украина сможет взять на себя роль поставщика водорода на рынок Евросоюза.
Использование воды как топлива, даст Украине возможность уменьшить потребление природного газа. Помимо этого, страна станет энергетически независимой. Чтобы добиться этих целей, нужна государственная водородная стратегия и финансирование, которых, к сожалению, сегодня нет.
Несмотря на все существующие проблемы, 6 августа 2020 года Региональной газовой компанией был впервые в Украине произведен цикл испытаний запуска нового вида топлива в газовые сети. Первые испытания были проведены в Черняхове на специальном полигоне. В конце августа этого же года РГК провела испытания уже на 5 специальных полигонах, находящихся в разных областях Украины.
Эксперименты проводились для того, чтобы убедиться в том, что существующие отечественные газораспределительные системы подходят для нового топлива. В испытаниях участвовал 99% водород. Исследования будут длиться 1,5 года. В случае успеха эксперимента, Украина примет новое экологичное топливо и возьмет курс на климатическую нейтральность, как и страны Евросоюза.
Исследование Cornwall Insight: отопление водородом увеличит стоимость на 70% — новости водород
Отопление «зеленым» водородом в 6 раз менее эффективно, чем использование той же электроэнергии в тепловом насосе
Исследование энергетических аналитиков из Cornwall Insight показало, что использование водорода для отопления зданий увеличит счета за энергию примерно на 70%.
Они считают, что хотя водород играет определенную роль в декарбонизации, по текущим и прогнозируемым затратам использование 100% водородного топлива для отопления домов неэкономично, сообщает The Guardian.
Исследования проводились по заказу благотворительной организации по возобновляемой энергетике MCS Foundation.
В материале отметили, что в Великобритании министры готовы разрешить смешивание водорода с ископаемым газом в газовых сетях страны как способ сокращения выбросов углерода от отопления домов. Они также рассматривают потенциальное широкомасштабное использование водорода для газовых котлов в домах с 2026 года.
Сторонники водорода утверждают, что его можно использовать без необходимой модернизации существующей в Великобритании сети газопроводов и газовых котлов, составляющих большинство систем отопления домов в большинстве частей страны.
В материале подчеркнули, что использование водорода вызывает серьезную обеспокоенность, и некоторые эксперты предупреждают, что он сталкивается с техническими трудностями, которые могут оказаться непреодолимыми.
«Отопление водородом из возобновляемых источников энергии в шесть раз менее эффективно, чем использование той же электроэнергии в тепловом насосе. Я не знаю ни одного серьезного энергетического аналитика, не связанного с газовой промышленностью, который думал, что водородное отопление станет нужным», – сказал Майкл Либрайх, глава Liebreich Associates и основатель аналитической фирмы Bloomberg New Energy Finance.
Кроме того, в материале напомнили, что существуют разные цвета водорода. В отличие от «зеленого» Н2, который производят из ВИЭ, «голубой» водород производят из ископаемого топлива.
И если образующийся при производстве углекислый газ не улавливается и не сохраняется экономии выбросов не происходит.
Авторы отметили, что эти беспокойства были в значительной степени заглушены интенсивным лоббированием компаний, занимающихся ископаемым топливом, которые видят водород как альтернативный источник дохода с якобы низкоуглеродными целями.
По оценкам благотворительного фонда MCS, в парламенте Великобритании сейчас работает не менее 120 оплачиваемых лоббистов водорода. Крупные энергетические компании, в частности Shell и BP, а также множество меньших компаний и стартапов, продвигают водород как экологическое топливо.
В Cornwall Insight спрогнозировали, что смешение водорода с газом приведет к гораздо меньшему росту цен на отопление домов, примерно на 5% в краткосрочной перспективе и к 2050 году. Однако это предполагает использование природного газа после того, как Великобритания отойдет от ископаемого топлива.
Напомним, развитие водородного сектора потребует минимизации утечек Н2, чтобы сохранить максимальные климатические преимущества.
Хотя он не оказывает прямого влияния на климат, его взаимодействие с другими загрязнителями примерно в 11 раз превышает углекислый газ в 100-летнем потенциале глобального потепления.
Как сообщала ЭкоПолитика ранее, нефтегазовая компания Shell планирует построить в Роттердаме, Нидерланды, крупнейший в Европе завод по производству «зеленого» водорода Holland Hyrdoge, производящий 60 000 килограммов водорода в день.
Водород непригоден для отопления дома, заключает обзор | Водородная энергия
Водород непригоден для использования в домашнем отоплении и, вероятно, останется таковым, несмотря на надежды правительства Великобритании и водопроводно-канализационной промышленности, к такому выводу пришел всеобъемлющий обзор научных работ.
Лоббисты Hydrogen присутствуют на конференции Лейбористской партии на этой неделе, спонсируя несколько мероприятий в Ливерпуле, и их будет много на конференции Консервативной партии, которая начнется в эти выходные.
Они надеются убедить правительство Великобритании начать широкомасштабное внедрение водорода для отопления домов в качестве замены газа, используемого для обогрева подавляющего большинства британских домов.
Сторонники водорода говорят, что это избавит домохозяйства от необходимости заменять газовые котлы тепловыми насосами, еще одним основным претендентом на низкоуглеродное отопление дома.
Но исследователи рассмотрели 32 исследования водорода и пришли к выводу, что он вряд ли будет играть важную роль в отоплении дома, будь то полная замена отопления на ископаемом топливе или смесь с природным газом.
Ян Розенов, директор европейского проекта Regulatory Assistance Project, энергетического аналитического центра и соавтор исследования, сказал, что необходимо преодолеть слишком много технических трудностей, чтобы сделать водород жизнеспособным и экономичным низкоуглеродным топливом для отопления.
«Использование водорода для отопления на первый взгляд может показаться привлекательным. Однако все независимые исследования по этой теме приходят к одному и тому же выводу: отопление водородом намного менее эффективно и дороже, чем альтернативы, такие как тепловые насосы, централизованное теплоснабжение и солнечное тепло», — сказал он.
Исследование, опубликованное во вторник в рецензируемом научном журнале Joule, является третьим крупным ударом за последнюю неделю по сторонникам использования водорода для отопления домов. Ранее на этой неделе отдельное исследование, проведенное аналитической компанией Cornwall Insight, пришло к выводу, что водород будет почти в два раза дороже для отопления дома, чем использование одного газа. На прошлой неделе The Guardian сообщила о проблемах с пилотным водородным проектом в Шотландии.
Розенов сказал Guardian, что водород не является альтернативой тепловым насосам, как заявляют лоббисты. «Для политиков водород для отопления кажется привлекательным, потому что это кажется простым: просто замените ископаемый газ водородом без ущерба для домашних хозяйств. Реальность такова, что необходимы значительные технические изменения, в том числе трубопроводы в домах, и что людям потребуется много денег, чтобы согреться».
Майкл Либрайх, основатель Bloomberg New Energy Finance и председатель Liebreich Associates, сказал: «Это своевременный документ, показывающий, что ни один серьезный анализ не показывает, что водород играет более чем второстепенную роль в будущем отопления помещений.
Нам нужно перевести системы отопления Европы с природного газа, и мы должны сделать это без дальнейшего промедления. Пора прекратить борьбу: судьи единодушны, а победителями стали теплоснабжение, тепловые насосы и электрификация».
Существует множество других применений водорода в качестве топлива, например, для обезуглероживания тяжелой промышленности и судоходства. Если эти отрасли должны быть по-настоящему низкоуглеродными, используемый водород необходимо будет производить с использованием возобновляемых источников энергии, а не из ископаемого топлива, как это происходит в настоящее время.
Некоторые представители энергетической отрасли придерживаются иного мнения. Джеймс Эрл, директор по газу в Ассоциации энергетических сетей Великобритании, который представляет британских энергетических операторов, сказал Guardian: «Ни одна система отопления не приведет нас к нулевым целям Великобритании в качестве универсального подхода к обезуглероживанию. отопление не будет работать для разнообразной клиентской базы Великобритании.
Нам нужно рассматривать водород, электрификацию и другие технологии как часть комплекса».
Он добавил: «Хотя сегодня водород дорог, он быстро дешевеет и, по прогнозам, к 2030 году упадет до уровня стоимости природного газа, если стоимость выбросов углерода будет полностью признана. Клиентам нужен выбор и доступ к ряду технологий, включая тепловые насосы, водородные котлы, централизованное теплоснабжение и гибридные системы отопления, если мы хотим создать устойчивую энергетическую систему будущего».
Водородный тупик: домашнее отопление
Вынос
- Коммунальные предприятия Cascadian спешат сделать большие ставки на возобновляемый водород для обогрева домов и зданий.
- Но топливо не подходит для этого применения — более дорогое, опасное и энергоемкое, чем альтернатива: электрификация.
- Законодатели и регулирующие органы региона должны тщательно изучить, определить и предписать наилучшие способы использования этого водорода, которых несколько.
Отопление зданий просто не является одним из них. - Это лучше всего послужит налогоплательщикам и выполнит обязательства региона в отношении обезуглероженного будущего.
Отопление зданий просто не является одним из них. «Мы очень оптимистично настроены в отношении возобновляемого водорода», — заявил представитель NW Natural, крупнейшей газовой компании штата Орегон, когда давал показания в поддержку законопроекта о водороде 2021 года в Орегоне. Энтузиазм в отношении водорода находится на рекордно высоком уровне, учитывая недавнее выделение многомиллиардных субсидий федеральными политиками и крупными нефтегазовыми корпорациями, поддерживающими водородные проекты, включая Северо-Западные коммунальные предприятия. Сторонники топлива предвидят будущее, в котором водород — и, в частности, его разновидность, продаваемая как «возобновляемый водород», — обогревает дома и предприятия, приводит в движение поезда и автомобили и балансирует электрическую сеть.
Возобновляемый водород, также известный как зеленый водород, имеет свое место в безвредном для климата будущем, а именно в очистке таких труднодоступных для обезуглероживания секторов, как сталелитейное производство, дальние перевозки и авиация, а также в производстве электроэнергии в безветренное время.
пасмурные периоды. Кроме того, существующие потребители водорода, такие как нефтехимические заводы, металлургические предприятия, а также производители аммиака и удобрений, могли бы сократить свои выбросы, перейдя с водорода, полученного из ископаемого топлива, на водород, полученный из возобновляемой электроэнергии (см. наш учебник по различным типам водорода).
Но компании, работающие на природном газе, в том числе и в Каскадии, нацелились на гораздо большую награду: прокачку водорода по системе трубопроводов природного газа для обогрева зданий и получение сопутствующей прибыли. К сожалению, водород — это не решение, которым его пытаются представить корпорации, работающие на ископаемом топливе, и он не должен стать их следующей дойной коровой. Это просто задерживает столь необходимый переход к электрификации, ставя налогоплательщиков в зависимость от более дорогой инфраструктуры на ископаемом топливе и более опасного и менее эффективного топлива — и все это при замедлении прогресса в достижении целей региона по обезуглероживанию.
Несмотря на то, что коммунальные предприятия, работающие на природном газе, рекламируют его как лучший способ чистого отопления дома, водород гораздо менее эффективен в обезуглероживании зданий, чем электричество . Только небольшие объемы водорода, возможно, до соотношения 20% водорода к 80% природного газа, можно безопасно закачивать в существующие газопроводы. Но 20-процентная смесь водорода сокращает только около 7 процентов выбросов при сгорании системы, работающей на 100-процентном природном газе. В контексте, например, в Вашингтоне выбросы от зданий необходимо будет уменьшить 96 процентов к 2050 году для штата, чтобы выполнить свои законодательные обязательства по декарбонизации.
Более того, смешивание водорода с более высоким содержанием водорода с существующей газовой инфраструктурой для достижения большего сокращения выбросов может стоить миллиарды долларов.
Большинство газораспределительных трубопроводов необходимо будет заменить или серьезно переоборудовать, чтобы обеспечить безопасное использование нового топлива, поскольку при больших объемах, чем 20 процентов, водород может разрушить трубопроводы . Кроме того, более высокие соотношения водорода несовместимы с существующими приборами , как плиты и водонагреватели, а это означает, что потребителям также придется покупать новые приборы, совместимые с водородом. Эти требования к замене и связанные с этим затраты являются причиной того, что крупные исследования на Северо-Западе пришли к выводу, что широко распространенная электрификация является наименее дорогим способом обезуглероживания зданий.
Кроме того, водород менее эффективен, чем электричество при обогреве домов. Исследование 2021 года показало, что отопление дома зеленым водородом имеет эффективность около 46 процентов. 1 Эффективность обогрева – это отношение энергии, выходящей в виде тепла, из системы отопления на одну единицу подводимой энергии: (выходная энергия/вводимая энергия) x 100%.
С другой стороны, отопление дома электрическим воздушным тепловым насосом имеет почти в шесть раз большую эффективность, около 270 процентов. Да, водород может обеспечить безуглеродное тепло в доме, но для отопления водородом требуется почти в шесть раз больше возобновляемой электроэнергии, чем для электрического теплового насоса. Другими словами, нагревание водородом похоже на сушку посуды паяльной лампой.
Находите эту статью интересной? Поддержите больше подобных исследований подарком!
Наконец, водород создает серьезные проблемы с безопасностью. Водород легче воспламеняется, чем природный газ. Воспламеняемость в сочетании с нарушением целостности трубопровода из-за смесей с высоким содержанием водорода — это прямой путь к катастрофе. Согласно исследованию, проведенному в 2021 году для правительства Великобритании, число серьезных травм увеличилось бы почти в четыре раза, если бы водород полностью заменил природный газ. Даже при скромных концентрациях водорода в трубопроводе природного газа ученые поднимают тревожные флажки.
«Общий риск значительно возрастает для всех уровней содержания водорода и становится серьезным при уровне водорода выше 20 процентов», — говорится в анализе, проведенном Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США в Голдене, штат Колорадо. Водород также невидим и не имеет запаха, и до сих пор не было обнаружено никаких одорантов, которые можно было бы применять к водороду для обнаружения утечек.
Учитывая проблемы, связанные с эффективностью, стоимостью, эффективностью и безопасностью, неудивительно, что обогрев дома является самым низким приоритетом среди 15 возможных применений водорода , определенных Международным агентством по возобновляемым источникам энергии, как показано на графике ниже.
Источник: IRENA (2022), Геополитика трансформации энергетики: водородный фактор,
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии, Абу-Даби.
Водородное отопление в Каскадии — не за горами; это активный бизнес-план региональных газовых компаний.
Компании Puget Sound Energy (PSE) и NW Natural, крупнейшие газовые компании Вашингтона и Орегона, соответственно, уже взяли на себя обязательства по проекту перекачки водорода через свои газораспределительные трубопроводы. NW Natural предполагает закачивать водород в свой газопровод для «транспортировки, отопления, производства и других процессов» и сообщила своим инвесторам, что намерена достичь своей цели по углеродной нейтральности, заменив природный газ водородом, чтобы избежать от 20 до 58 процентов его выбросов. Ранее в этом году PSE подала иск по общей ставке, которая включала 6,6 млн долларов на пилотные проекты по смешиванию водорода в течение следующих 3 лет. Другие газовые компании Cascadia, Fortis BC, Cascade Natural Gas и Avista, также изучают возможности использования водорода.
К сожалению, законодатели Орегона и Вашингтона, а также регулирующие органы Британской Колумбии заложили основу для обогрева зданий водородом, разрешив газовым компаниям продавать экологически чистый водород.
Если законодатели и регулирующие органы в Каскадии серьезно относятся к выполнению климатических обязательств региона, им было бы разумно внимательно изучить предложения газовых компаний по водороду и установить ограничения на разрешенное использование водорода. Хотя небольшая экономия выбросов за счет более низкого соотношения смеси водорода и природного газа может быть привлекательной в ближайшем будущем, когда здания не будут широко электрифицированы, инвестиционные требования и риски безопасности высоки для этих малых объемов водорода, которые необходимо взвесить с альтернативами. — а именно электрификация.
Таким образом, несмотря на растущее количество исследований, подтверждающих, что электрификация зданий предлагает самый дешевый и наиболее эффективный способ снижения выбросов в результате использования энергии зданиями, газовые компании Cascadia настойчиво выбирают рискованный альтернативный путь: водород. Разрешить им использовать водород для отопления зданий, что они вот-вот сделают, было бы колоссальным просчетом и подорвало бы климатический прогресс Cascadia.