Впереди много проблем, поскольку Китай продвигает экологичные водородные автомобили

По данным Китайской ассоциации автопроизводителей, в Китае насчитывается более 10 379 автомобилей с водородным двигателем — 9 000 единиц на конец 2021 года и 1 379 единиц, проданных в первой половине 2022 года, что составляет около 17% от общемирового объема. .

Транспортное средство, работающее на водороде, производит электричество посредством электрохимической реакции между газообразным водородом (H) в топливном элементе и кислородом (O) из окружающего воздуха. Его самым большим преимуществом является то, что производится пар или вода (H2O), а не углекислый газ, что делает его более эффективным, чем ископаемое топливо, для снижения загрязнения воздуха и смягчения последствий потепления климата.

Китайский план из трех шагов.

В апреле 2022 года Национальная комиссия по развитию и реформам Китая и Национальное управление энергетики опубликовали среднесрочный и долгосрочный план развития водородной энергетики на период с 2021 по 2035 год, подтвердив, что водород является важной частью национальной энергетической системы. Действительно, Китай хочет в полной мере использовать чистый, низкоуглеродный характер водорода, чтобы подтолкнуть конечных пользователей, таких как транспортный и промышленный секторы, а также отрасли промышленности с высоким уровнем выбросов, к переходу на экологически чистые, низкоуглеродные операции. .

У Китая есть трехэтапный план по продвижению водородных автомобилей. Шаг первый: к 2025 году сектор водородной энергетики Китая должен иметь фундаментальное представление об основных технологиях и производстве и иметь в эксплуатации около 50 000 автомобилей на водородных топливных элементах. Кроме того, Китай намерен построить больше зарядных станций и производить 100 000–200 000 тонн возобновляемого водорода в год, тем самым сократив выбросы углерода в стране на один-два миллиона тонн в год.

Шаг второй: к 2030 году создать более комплексную структуру технологических инноваций для водородной энергетики и систему производства и снабжения чистым водородом, тем самым оказав серьезную поддержку достижению цели по пиковым выбросам углерода.

Шаг третий: иметь на дорогах один миллион транспортных средств, работающих на водороде, и создать к 2035 году экосистему для разнообразного использования водорода, при этом возобновляемый водород будет составлять значительно более высокую долю потребления энергии конечными пользователями. А к 2050 году Китай стремится добиться нулевых выбросов углерода от транспортных средств наряду с технологией чистого электричества.

Эти планы демонстрируют амбиции Китая в области использования водородной энергии и разработки транспортных средств на водороде. Для достижения этих целей необходимо решить некоторые основные проблемы и идеи, а также обеспечить плавную синхронизацию технологий и рынка. Кроме того, также должен быть стимул для разработки транспортных средств на водороде.

Разработка зеленого водорода

В настоящее время водородные автомобили в Китае в основном используют водородные топливные элементы. Хотя их можно считать чистой энергией с точки зрения использования и выбросов, их производство может быть другим. Водород — это вторичная энергия, которая не встречается в природе в изобилии, как нефть и природный газ, поэтому ее необходимо производить из других источников энергии.

В зависимости от источника, технологии производства и процесса водород можно разделить на «серый» (высокие выбросы углерода при производстве с использованием ископаемого топлива, такого как уголь), «синий» (некоторые выбросы углерода улавливаются в процессе производства) или «зеленый» (нулевые выбросы углерода или чистый технологический цикл от производства до использования).

В производственном процессе также будут некоторые потери энергии, поскольку извлечение водорода из ископаемого топлива или других источников и его преобразование обратно в энергию не является эффективным на 100%.

В настоящее время Китай производит около 30 миллионов тонн водорода в год, и почти весь он поступает из невозобновляемых источников, таких как уголь и природный газ…

Только зеленый водород можно считать экологически чистым, что включает в себя производство водорода путем электролиза воды с использованием чистых источников энергии, таких как гидроэнергетика, энергия ветра или фотоэлектрическая солнечная энергия. В настоящее время Китай производит около 30 миллионов тонн водорода в год, и почти весь он поступает из невозобновляемых источников, таких как уголь и природный газ, а стоимость производства водорода почти такая же, как использование бензина и нефти, что ставит его в невыгодное положение. эра серого водорода.

Развитие транспортных средств на водороде в Китае и во всем мире не считается чистой энергией, если используется только серый или синий водород. Только когда водород производится только из чистой энергии, его можно считать зеленым и экологически чистым — до достижения этой цели еще далеко.

Необходимо больше НИОКР

Тем не менее, транспортные средства на водороде все еще могут быть разработаны и использованы на текущем этапе — даже если это будет серый водород, используемый для питания автомобилей — поскольку это уже отход от использования ископаемого топлива. Однако при разработке транспортных средств с водородным двигателем необходимо решить несколько вопросов, таких как правила, политика, технологии, рынки и задействованная инфраструктура.

Во-первых, безопасность водородных топливных элементов должна быть обеспечена до перехода к крупномасштабному производству и более широкому использованию, чтобы избежать ситуации, аналогичной ситуации с электромобилями (EV), когда их литий-ионные батареи могут загореться и вызвать травмы и пожары. Во-вторых, двигатель на водородных топливных элементах должен соответствовать определенному стандарту структурной безопасности и иметь срок службы от 5 000 до 10 000 часов, чтобы удовлетворить потребности транспортных средств.

… без учета стоимости земли построить водородную заправочную станцию ​​в десять раз дороже, чем построить станцию ​​для зарядки электромобилей того же размера.

В-третьих, после вычета государственных субсидий цена автомобилей на водородных топливных элементах должна быть на одном уровне с топливными автомобилями или электромобилями с литий-ионными батареями. В-четвертых, поставки водородного топлива должны быть достаточными и доступными. В-пятых, станции заправки водородом должны быть удобно расположены, чтобы пользователи могли легко заправлять свои баки.

Одного пятого пункта трудно достичь из-за высоких затрат на строительство водородных заправочных станций. Точно так же электромобили в настоящее время все еще гораздо менее популярны, чем автомобили на топливе, из-за отсутствия зарядных станций.

Отчет Китая о развитии отрасли производства водородного топлива (2020 г.) (《中国氢能产业发展报告（2020）》) показал, что без учета затрат на землю построить водородную заправочную станцию ​​в десять раз дороже, чем построить Зарядная станция для электромобилей того же размера. Следовательно, по состоянию на июнь 2022 года в Китае всего около 270 водородных заправочных станций.

Кроме того, поскольку водородные топливные элементы имеют низкую объемную плотность энергии, они занимают больше места в автомобиле, что делает их более подходящими для коммерческих транспортных средств, таких как большие легковые автомобили, грузовики средней и большой грузоподъемности или автобусы, путешествующие на большие расстояния или по фиксированным маршрутам. . Все еще трудно встроить в небольшие транспортные средства.

В Китае коммерческие автомобили (грузовики и автобусы) являются основными типами транспортных средств, использующих водородные топливные элементы за последние пять лет, и эта отрасль поддерживается государственными субсидиями.

Действительно, эти факторы ограничивают производство, продажу и популяризацию автомобилей на водородных топливных элементах. Хотя Китай входит в число ключевых стран после Южной Кореи, США и Японии, которые успешно продвигают использование транспортных средств на водородных топливных элементах, он все еще отстает с точки зрения скорости разработки и применения.

Государственная поддержка имеет решающее значение

В Китае коммерческие автомобили (грузовики и автобусы) являются основными типами транспортных средств, использующих водородные топливные элементы за последние пять лет, и эта отрасль поддерживается государственными субсидиями. По мере того, как государственные субсидии на новые энергетические автомобили переориентируются на автомобили на водородных топливных элементах, этот сектор получит гораздо больше субсидий, чем чисто электрические и подключаемые гибридные электромобили.

Ожидается, что благодаря более эффективной политике и ускоренному развитию технологий и инноваций китайские автомобили на водородных топливных элементах достигнут больших высот. В 2017 году Китай выпустил первое отраслевое стандартное руководство для водородной промышленности — «Модули топливных элементов с протонообменной мембраной для дорожных транспортных средств».

В феврале 2021 года Министерство науки и технологий Китая выпустило циркуляр «с запросом мнений по руководящим принципам подачи заявок на проекты 2021 года для 18 ключевых специальных проектов, включая «Технологии водородной энергетики» в ключевой национальной программе исследований и разработок «14-й пятилетний план».

В документе предлагается сосредоточиться на четырех технических направлениях производства зеленого водорода и крупномасштабной системы передачи; безопасное хранение водорода и система быстрого распределения и доставки водорода; удобная водородная модернизация и высокоэффективная система питания; и всесторонняя демонстрация «доведения водорода до десяти тысяч домов».

Это также означает, что Китай должен ускорить технологические инновации топливных элементов с протонообменной мембраной и продолжать улучшать экологичность, безопасность, стабильность и долговечность водородных топливных элементов.

Могут ли быть достигнуты новые прорывы в производстве и хранении зеленого водорода; АСУТП водородных заправочных станций; и двигателей на водородных топливных элементах, Китай может открыть новую чистую и зеленую эру, которая полностью использует транспортные средства на водородных топливных элементах.

Связанный: С днем ​​​​рождения национальной схемы торговли квотами на выбросы в Китае | Сможет ли Китай выполнить свои обещания по изменению климата? | Нулевые выбросы CO2 до 2060 года: не слишком ли амбициозна цель Китая в области климата? | Китай охотится за новыми стратегическими энергетическими полезными ископаемыми