Различные Направления Плана Внедрения Водорода
Франция поставила перед собой различные цели по снижению углеродного следа в ближайшие годы, надеясь к 2030 году достичь 32% доли возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии.
К 2040 году страна намерена достичь уровня 40% возобновляемых источников энергии для производства электричества.
Это также позволит стране продолжить усилия по достижению углеродного нейтралитета к 2050 году.
Водород — это ресурс, который потенциально может помочь Франции реализовать свои амбиции. Действительно, в стране уже есть план внедрения водорода, сфокусированный в трех основных направлениях: промышленность, мобильность и энергетика.
Прежде чем перейти к деталям плана, давайте вкратце вспомним, что такое водород. Состоящий из двух атомов водорода (H₂), он является самым распространенным химическим элементом на Земле. Этот невидимый газ также является самым легким и в естественном состоянии встречается крайне редко. Поэтому он считается энергоносителем, а не прямым источником энергии, поскольку его использование требует предварительного точного химического процесса (производство, хранение, выделение элемента…).
Направление № 1: Инициировать сектор электролиза для производства водорода для промышленного использования
Сегодня во Франции ежегодно производится и потребляется около 900 000 тонн водорода. Водород производится в основном из ископаемого топлива и составляет около 3% от общего объема выбросов парниковых газов (ПГ) во всем мире.
Его нынешнее производство загрязняет окружающую среду, поскольку способствует выбросу парниковых газов — основного фактора, приводящего к глобальному потеплению.
Однако существует способ экологически ответственного производства водорода, значительно снижающий его углеродный след: метод электролиза.
Этот процесс преобразует электрическую энергию в энергию молекулярного распада посредством реакции окисления-восстановления (химическая реакция, в ходе которой происходит перенос электронов).
Другими словами, электролиз расщепляет воду на кислород и водород с помощью электрического тока.
С точки зрения воздействия на окружающую среду, интерес к электролизу во многом зависит от исходного состава электроэнергии. Последняя будет более или менее высокой в зависимости от используемого источника энергии (возобновляемая энергия, ядерная энергия…).
Сегодня существует несколько методов электролиза:
— Щелочной электролиз: это наиболее распространенная техника производства электролитического водорода. Это метод получения водорода, который заключается в отделении кислорода и водорода от воды с помощью электрического тока в щелочном (жидком) растворе. В основном используется раствор гидроксида калия (KOH). Однако щелочной электролиз может столкнуться с проблемами в сочетании с прерывистой энергией.
— Электролиз PEM (Proton Exchange Membrane): В этом методе в качестве твердого электролита используется полимерная мембрана (ПЭМ). Принцип работы электролизера PEM основан на той же концепции, что и топливного элемента. Твердый электролит обеспечивает проводимость атомов и позволяет разделять газы для получения водорода. Электролиз PEM позволяет децентрализованное производство, благодаря лучшей реакции на колебания мощности.
— Высокотемпературный электролиз: этот процесс основан на разложении молекул воды при высокой температуре. Часть энергии, необходимой для реакции, обеспечивается теплом, выделяемым водяным паром, что позволяет обходиться без дорогостоящих катализаторов (платина, иридий и т.д.). Таким образом, данный метод имеет преимущество с точки зрения затрат, поскольку снижает расходы, связанные с инвестированием и эксплуатацией катализаторов такого типа.
Однако следует отметить, что все три метода требуют специфических технологий и влекут за собой высокие затраты. Приобретение, установка и использование электролизеров влечет за собой значительные расходы.
Кроме того, существуют технологические и трудовые ограничения. Более того, электролиз требует массового производства гигантских электролизеров, которые сами являются крупными потребителями металлов или токсичных продуктов, наносящих вред планете.
Поэтому необходимо сделать этот процесс жизнеспособным: стоимость исходной (возобновляемой) электроэнергии не должна превышать цену газа, используемого в процессе. Сегодня это не так просто, и потому заинтересованные лица удерживаются от начала производства водорода методом электролиза.
Именно поэтому французское правительство введет в действие различные меры для стимулирования более широкого использования этого метода.
Например, предусматривается поддержка приобретения электролизеров: речь идет об инвестиционной помощи, чтобы побудить производителей к действию.
Направление № 2: Использование водорода в мобильности в дополнение к батареям.
Второе направление водородного плана основано на мобильности. Общая цель состоит в том, чтобы использовать водород для перехода к более экологически чистой мобильности.
Водород имеет несколько применений в мобильности.
— Водород для топливных элементов: его можно использовать в автомобильном секторе, а точнее, в автомобилях с топливными элементами. Это альтернативный способ более экологически чистой эксплуатации. Если говорить конкретно, то водородные автомобили получают энергию от топливного элемента, работающего на этом газе. Этот водород хранится в баке (расположенном в автомобиле), а затем подается в топливный элемент, который обеспечивает электроэнергию для движения автомобиля, не производя токсичных выхлопных газов. Единственным побочным продуктом всего процесса является вода и тепло, оба из которых являются природными ресурсами. Единственным выбросом является H2O (обычно известная как вода). Водородный автомобиль может проехать до 600 км с полным баком до станции технического обслуживания, по сравнению с 400-500 км для электромобиля. Единственный недостаток: получение водорода. Поскольку он недоступен в чистом виде, необходимо пересмотреть способ получения водорода и, чтобы быть полностью экологичным, производить его из возобновляемых источников энергии (например, биомассы), что мы называем «зеленым водородом«.
— Водород для тяжелых транспортных средств: согласно исследованиям, в 2050 году во Франции от 25 до 65% тяжелых транспортных средств будут работать на водороде. Действительно, местные и межрегиональные поездки будут осуществляться электрическими моделями на аккумуляторах. Таким образом, существует реальный потенциал для развития водородного топлива для тяжелых транспортных средств. Именно по этой причине некоторые производители и новые проекты, специализирующиеся на экологически чистой мобильности, объединили усилия для совместной работы над этой темой. Целью является разработка грузовиков на топливных элементах для дальних перевозок и размещение водородных станций вдоль основных дорог.
— Водород для других секторов (морской, железнодорожный, авиационный…): Эти различные сектора часто страдают из-за дорогостоящих и громоздких батарей. Поэтому водород может стать альтернативой для этих видов транспорта. Он очень легкий и может быстро перезаряжаться.
Таким образом, в рамках своего водородного плана французское правительство поставило такие цели, как:
- Введение 5 000 легких коммерческих автомобилей и 200 тяжелых транспортных средств (автобусы, грузовики, TER, лодки) и строительство 100 станций, работающих на водороде, который будет производиться на месте к 2023 году.
- Внедрение 10% декарбонизированного водорода в промышленный водород к 2023 году.
SNECI и другие субъекты, такие как ADEM, будут оказывать поддержку субъектам, желающим продвинуться в этой области.
Благодаря нашим 450 экспертам по всему миру, мы уже 70 лет оказываем поддержку производителям на пути к низкоуглеродной промышленности благодаря нашему глобальному и локальному видению для лучшего понимания проблем, специфичных для каждой страны и сектора.
Наша цель — поддержать лидеров проектов, особенно на институциональном, нормативном и/или финансовом уровне, а также помочь производителям, поставщикам и местным органам власти включить водород в свои планы внедрения с помощью плана конвергенции, который мы разрабатываем совместно с нашими клиентами.
Направление 3: Водород как элемент стабилизации энергетических сетей в среднесрочной перспективе
Водород, получаемый с помощью технологии электролиза, является хорошим способом интеграции возобновляемых источников энергии в электрическую систему. Водород также является альтернативой для массового хранения энергии. Одним из перспективных методов является «power-to-gas», который заключается в прямой закачке водорода в газовые сети.
Водород также может быть использован в качестве энергоносителя в районах, не связанных между собой. Этот ресурс мог бы выступать в качестве вектора гибкости для электрической системы.
Впрыск декарбонизированного водорода в газовые сети может оказать положительное влияние на снижение выбросов CO2.
Электролизеры также способны предоставлять услуги электрическим сетям за счет возобновляемых источников энергии.
В связи с этим французское правительство планирует оказать помощь субъектам, желающим реализовать территориальные проекты, связанные с экологической мобильностью. Это включает, например, финансовую поддержку зарядных станций и приобретение профессиональных транспортных средств.
Кроме того, будет проводиться совместная работа с профессионалами в каждой области (архитекторами, инспекторами классифицированных объектов, градостроителями и т.д.) для поддержки субъектов в направлении экологической мобильности (на водороде).
Наконец, планируется экологический переход железнодорожного парка, чтобы как можно скорее заменить наиболее загрязняющие окружающую среду локомотивы и таким образом достичь углеродной нейтральности в 2050 году.
В заключение следует отметить, что план внедрения водорода даст развитие французского водородного сектора благодаря всем участникам и технологиям нашей промышленности, что позволит начать с секторов, наиболее близких к рентабельности, обеспечивая многолетнее развитие.
Французский план также должен стать частью глобального соревнования, которое уже началось. Действительно, необходимо строить этот новый энергетический сектор с глобальным видением, тем более что в первую очередь это коснется промышленных секторов, которые сами по себе являются глобальными.
Таким образом, помимо экспортного потенциала французского сектора, будет возможно сотрудничество, в частности, с Германией по промышленным вопросам (в связи с немецкой химией) и по вопросам мобильности (при поддержке французских производителей оборудования, основные рынки которых находятся в обеих странах) для производства зеленого водорода.
Поддержка SNECI производителей и поставщиков в производстве зеленого водорода
Мы поддерживаем наших клиентов в развертывании установок по производству зеленого водорода методом электролиза, улучшая их процессы и повышая рентабельность с учетом местных нормативных ограничений.
Наши 10 дочерних компаний позволяют нам оказывать поддержку любому промышленнику или поставщику по всему миру, будь то в Африке, Азии, Европе или Америке.
Наша поддержка в улучшении промышленных показателей основывается на нескольких направлениях:
- Промышленная диагностика и управление промышленными проектами
- Определение плана действий
- Помощь в реализации плана действий — аудиты
- Консолидация посредством обучения и тренинг команд
- Аутсорсинг вспомогательных функций, закупок и логистики.
Наши 450 экспертов в более чем 50 странах специализируются на инжиниринге и управлении проектами с технической DNK и местным подходом, чтобы гарантировать результаты, ожидаемые нашими клиентами.
Если вы хотите, чтобы инженеры и эксперты SNECI оказали вам поддержку, свяжитесь с нами.
