«Зелёный» водород (Green hydrogen)

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Зелёный водород — водород, получаемый с помощью электролиза воды, при котором вся необходимая электроэнергия вырабатывается исключительно за счёт возобновляемых источников (ВИЭ): солнечных, ветровых, гидро‑ и геотермальных электростанций, а также биомассы. Благодаря этому при производстве почти не возникает выбросов CO₂ и других парниковых газов[1].

Определение и классификация[править]

В энергетике водород классифицируют по «цвету» в зависимости от метода производства:

  • Серый водород — из природного газа паровым риформингом с большим количеством CO₂.
  • Синий водород — тот же процесс с улавливанием и захоронением СО₂ (CCS).
  • Зелёный водород — электролиз с использованием 100 % ВИЭ и минимальными парниковыми выбросами[2].

Методы производства[править]

Электролиз воды[править]

Щелочной электролиз[править]

  • Самая зрелая технология (> 90 лет на рынке), невысокая стоимость электролизёров, но крупные размеры и медленная динамика пуска/остановки[3].

PEM-электролиз[править]

  • Использует мембраны из пер­фторированного полимера (PEM), обеспечивает высокую плотность тока и быструю реакцию на колебания нагрузки, но требует дорогих катализаторов (Pt, Ir)[4].

Твердооксидный электролиз[править]

  • Работает при 700—900 °C, сочетает электрохимический и термохимический подходы, позволяет добиться КПД > 85 %. В перспективе — снижение затрат за счёт дешёвых материалов, но высокие температурные нагрузки ухудшают надёжность[5].

Термохимические циклы[править]

Циклы, в которых вода разлагается под воздействием высоких температур и катализаторов (например, цикл серной кислоты). Пока в разработке из‑за сложности оборудования и высоких температур (> 500 °C).

Применение[править]

  • **Транспорт**: топливные элементы (FCV) для автомобилей, грузовиков, поездов, кораблей[6].
  • **Промышленность**: производство аммиака, переработка нефти, металлургия (восстановление оксидов железа).
  • **Энергохранение**: интеграция с ВИЭ для балансировки энергосистемы; «зеленый» водород можно хранить в подземных хранилищах и преобразовывать обратно в электричество через газовые турбины или топливные элементы.

Экономические аспекты[править]

  • Стоимость «зелёного» водорода в 2024 г. оценивается в 4-6 USD/кг, что примерно в 3-5 раз дороже серого водорода[7].
  • Основные затраты — стоимость ВИЭ-электроэнергии и капитальные вложения в электролизёры.
  • Ожидается быстрое снижение стоимости до 1,5-2 USD/кг к 2030 г. при массовом внедрении и экономии на масштабе[8].

Политика и нормативно‑правовое регулирование[править]

  • Европейский Союз: Стратегия по водороду (2020), механизм «Углеродного пограничного регулирования».
  • Китай: Национальная программа по водородной энергетике до 2035 г.
  • США: Инфраструктурный закон IIJA (2021) предусматривает гранты на установку водородных заправок.
  • Россия: национальная стратегия развития водородной энергетики до 2035 г.

Экологические аспекты[править]

  • При производстве «зелёного» водорода выбросы CO₂ минимальны, однако важно учитывать экологический след ВИЭ (строительство турбин, солнечных панелей).
  • Водород сам по себе нетоксичен, при утечках быстро рассеивается в атмосферу.

Проблемы и перспективы[править]

  • **Снижение стоимости** — главная задача: разработка дешёвых, долговечных электролизёров и дешёвых катализаторов.
  • **Инфраструктура** — нехватка водородных заправок и транспортных магистралей.
  • **Хранение и транспортировка** — необходимость разработки экономичных способов хранения (сжижение, гидриды, адсорбенты).
  • **Масштабирование** — строительство крупнейших электролизных комплексов в прибрежных ветровых парках и солнечных фермах.

См. также[править]

Примечания[править]

  1. ↑ 'The Future of Hydrogen: Seizing today’s Opportunities', International Energy Agency, 2019 
  2. ↑ Global Hydrogen Review 2025. IEA (2025).
  3. ↑ Turner, J. A. (2004). «Sustainable hydrogen production». Science 305 (5686): 972–974.
  4. ↑ Walter, C. (2020). «Review on green hydrogen production methods». International Journal of Hydrogen Energy 45 (3): 2345–2358.
  5. ↑ Züttel, A. (2010). «Hydrogen as a future energy carrier». Philosophical Transactions of the Royal Society A 368 (1923): 3329–3342.
  6. ↑ Hydrogen Program Plan. U.S. Department of Energy (2021).
  7. ↑ Sakintuna, B. (2007). «Hydrogen storage methods». International Journal of Hydrogen Energy 32 (12): 1121–1140.
  8. ↑ European Commission Hydrogen Strategy for a climate‑neutral Europe (2020).

Литература[править]

  • IEA. The Future of Hydrogen: Seizing today’s Opportunities. — Paris: IEA, 2019.
  • Turner J. A. «Sustainable hydrogen production.» Science, 305 (2004): 972—974.
  • Sakintuna B., Lamari‑Darkrim F., Hirscher M. «Hydrogen storage methods.» Int. J. Hydrogen Energy, 32 (2007): 1121—1140.
  • European Commission. «Hydrogen Strategy for a climate‑neutral Europe.» Brussels, 2020.

Ссылки[править]

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=«Зелёный»_водород_(Green_hydrogen)&oldid=2359118