La tecnología de producción de hidrógeno de nueva energía y la tecnología de pila de combustible de hidrógeno se han convertido en puntos calientes

Red de almacenamiento de energía Polaris: La energía del hidrógeno es una fuente de energía secundaria ecológica y eficiente. Tiene las ventajas de fuente amplia, alto valor de combustión, limpio y libre de contaminación, almacenable y fácil de convertir con varias fuentes de energía. Es un componente importante de la energía limpia en la sección futura. Desde una perspectiva global, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno, que son importantes innovaciones tecnológicas, se están convirtiendo gradualmente en un área importante para la aplicación comercial a gran escala de la energía del hidrógeno. El desarrollo de la energía de hidrógeno de China se encuentra en la etapa inicial de demostración y aplicación, y jugará un papel importante en el futuro del nuevo consumo de energía y la reducción de las emisiones de carbono en el transporte.

La tecnología de producción de hidrógeno de nueva energía y la tecnología de pila de combustible de hidrógeno se han convertido en puntos calientes

La energía del hidrógeno es una fuente de energía secundaria verde y eficiente con alto poder calorífico, abundantes reservas, diversas fuentes, amplia aplicación y muchas formas de utilización. La cadena de la industria de la energía del hidrógeno incluye la producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno e hidrógeno. En términos de producción de hidrógeno, la producción mundial de hidrógeno en 2017 superó los 60 millones de toneladas, el 96% de las cuales provino de combustibles fósiles, la mayoría de los cuales utilizan gas natural y queroseno para producir hidrógeno; el agua electrolizada produce solo el 4% del hidrógeno y los costos de producción de hidrógeno son altos. Los combustibles fósiles producen más del doble de hidrógeno. En la actualidad, el uso de energía renovable para producir hidrógeno a partir del agua se ha convertido en un nuevo punto de interés. En términos de almacenamiento y almacenamiento de hidrógeno, se utilizan comúnmente tanques de almacenamiento de hidrógeno de 25 a 35 MPa con alta resistencia al hidrógeno y a la presión, y 70 MPa se encuentra en la etapa de aplicación de demostración. El transporte por tuberías es el principal método de transporte de hidrógeno. Según datos de McKinsey, a finales de 2017, se habían tendido 4.284 kilómetros de tuberías de hidrógeno en todo el mundo, incluidos 2.400 kilómetros en Estados Unidos y 1.500 kilómetros en Europa. En términos de hidrógeno, la mayor parte se limita al sector industrial. Su uso principal es como materia prima para la industria química, de la cual el 60% se utiliza para la síntesis de amoniaco y el 38% se utiliza para el refinado y procesamiento profundo del carbón. La aplicación de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno es pequeña, pero se está desarrollando rápidamente. A finales de 2017, había más de 6.000 vehículos de pila de combustible de hidrógeno en funcionamiento y 286 estaciones de repostaje de hidrógeno, principalmente en Estados Unidos, Japón y Alemania.

El hidrógeno se ha convertido en una parte importante de los sistemas energéticos de muchos países.

La energía del hidrógeno es una energía limpia de baja emisión de carbono y eficiente. Con la aceleración del control del calentamiento global, existe una necesidad urgente de desarrollo de energía de hidrógeno, y el espacio de mercado también es muy amplio. En la actualidad, los países desarrollados han introducido políticas sólidas de apoyo al hidrógeno y las pilas de combustible. Los más activos y receptivos son Japón, la Unión Europea y Estados Unidos. También se han desplegado China, Corea del Sur, Brasil, Canadá y otros países.

Estados Unidos es pionero en el desarrollo de la energía del hidrógeno. En 1970, comenzó el desarrollo de la tecnología de energía de hidrógeno. En 2002, la administración Bush formuló una hoja de ruta para el desarrollo de la energía del hidrógeno en los Estados Unidos y emitió una serie de leyes y regulaciones para acelerar el desarrollo de la industria de la energía del hidrógeno. Desde la crisis financiera de 2008, la administración Obama ha reducido su apoyo financiero al sector de la energía del hidrógeno y ha recurrido a industrias que apoyan tecnologías relativamente limpias como la energía limpia y los vehículos eléctricos, y que son propicias para la recuperación económica en el corto plazo, lo que tendrá un cierto impacto en el desarrollo de la energía del hidrógeno. En 2014, Estados Unidos promulgó la "Estrategia energética integral" para redefinir el papel principal de la energía del hidrógeno en la transformación del transporte. En 2017, anunció que continuará apoyando la construcción de 30 proyectos de energía de hidrógeno y promoverá un progreso significativo en la industria de la energía de hidrógeno. Según las estadísticas del Departamento de Energía de EE. UU., En 2016, la industria de energía de hidrógeno de EE. UU. Creó alrededor de 16.000 puestos de trabajo, con más de 3.500 vehículos de pila de combustible de hidrógeno y 60 estaciones de repostaje de hidrógeno.

Japón se esfuerza por construir una sociedad de energía de hidrógeno, formulando una estrategia básica nacional de energía de hidrógeno, determinando el objetivo de la construcción de la sociedad de energía de hidrógeno y planes de acción específicos para 2050, y planea adoptar por completo los autobuses de energía de hidrógeno en los Juegos Olímpicos de Tokio. El gobierno japonés ha cooperado con los fabricantes de la industria automotriz para desarrollar vehículos con pilas de combustible de hidrógeno. A finales de 2017, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno de Japón superaron los 2.000, lo que lo convierte en el mercado de vehículos de pila de combustible de hidrógeno más grande del mundo. Está previsto que para 2020, el número de vehículos de pila de combustible de energía de hidrógeno que se pueden utilizar en Japón alcance los 40.000, 200.000 para 2025 y 800.000 para 2030. 900 estaciones de repostaje de hidrógeno de uso generalizado proporcionarán servicios de hidrogenación para estos vehículos.

La ciudad de Hamburgo, Alemania, lanzó el gran proyecto de aplicación de demostración de energía de hidrógeno "HyCity", que se denomina "la ventana al mundo energético del mañana". El programa cubre toda la cadena de la industria de la energía del hidrógeno para la producción, el transporte, el almacenamiento y las aplicaciones de pilas de combustible de hidrógeno. Alemania está comprometida con el desarrollo de tecnología de aplicación de energía de hidrógeno que integra generación de energía eólica, producción de hidrógeno de agua por electrólisis, almacenamiento de hidrógeno a alta presión y tecnología de generación de energía de celda de combustible, y ha establecido varios centros de aplicación de demostración de energía de hidrógeno. Por ejemplo, el proyecto de demostración de energía de hidrógeno, que está construido por ENERTRAG Energy, es una central eléctrica de celda de combustible con una potencia nominal total de 700 kW, que puede generar 16 GWh de electricidad por año, que puede satisfacer la demanda de electricidad de 4.000 hogares.

El papel de la energía del hidrógeno y los factores que restringen el desarrollo de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno

En el futuro, la energía del hidrógeno desempeñará un papel importante en la promoción conjunta de nuevas tecnologías como la energía eólica y la energía solar para promover la reducción de las emisiones de carbono y la transformación de la energía, y convertirse en una parte importante del sistema energético. El Consejo Internacional de Energía del Hidrógeno predice que la demanda de energía de hidrógeno será 10 veces mayor que la del 2050 actual, representando más del 15% del consumo de energía terminal y contribuyendo con un 20% a la reducción global de emisiones de dióxido de carbono.

La seguridad y el alto costo son los principales factores que restringen el desarrollo de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno. Desde la perspectiva de la seguridad, la seguridad de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno sigue aumentando. Toyota Motor Corporation reduce el riesgo de deflagración causado por fugas de combustible de hidrógeno al estar equipado con tanques de almacenamiento de hidrógeno a bordo de fibra de carbono de alta resistencia y sensores de alto rendimiento. Desde la perspectiva del costo, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno tienen un gran espacio de reducción de costos en el futuro. A finales de 2016, el costo total de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno era aproximadamente 2,1 veces mayor que el de los vehículos de combustible, 1,6 veces mayor que el de los vehículos eléctricos puros y la mitad de los sistemas de pila de combustible. En los últimos años, Toyota Motor Corporation ha reducido continuamente la cantidad de platino metálico utilizado en los sistemas de celdas de combustible (que cuesta aproximadamente la mitad del total del vehículo) a través de la innovación tecnológica, que ha reducido el costo de los vehículos de celdas de combustible de hidrógeno en casi un 80% en el pasado. 10 años. La IEA (Agencia Internacional de Energía) predice que para 2030 y 2050, el costo de los vehículos de celda de combustible de hidrógeno será un 44% y un 55% más bajo que el actual, respectivamente, cercano al costo de los vehículos de combustible. En 2030, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno a nivel mundial representarán el 3% de la producción total de vehículos, aumentará a alrededor del 15% en 2050, y se pondrán en funcionamiento más de 300 millones de vehículos de combustible de hidrógeno. Teniendo en cuenta la etapa de desarrollo, la madurez de la tecnología, la tendencia de los costos y otros factores, los vehículos eléctricos seguirán siendo la tecnología líder para los vehículos de nueva energía en el futuro. Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno se utilizarán mucho en el transporte público, autobuses, etc., al ejercer ventajas tecnológicas como un tiempo de hidrogenación corto y una autonomía de crucero larga. El campo de los vehículos es muy utilizado.

Estado de desarrollo de la industria de energía de hidrógeno de China y aplicación futura de la energía de hidrógeno en China

La industria de la energía de hidrógeno de China aún se encuentra en la etapa inicial de demostración y aplicación, y existe una gran brecha con los países desarrollados. Desde 2011, China ha emitido sucesivamente una serie de medidas políticas para orientar y fomentar el desarrollo de las industrias de energía de hidrógeno y pilas de combustible. Desde 2017, varios lugares de China también han comenzado a introducir políticas de apoyo a la energía del hidrógeno adecuadas para su propio desarrollo. Shanghai tomó la delantera en el desarrollo de vehículos de pila de combustible en 2017. Desde entonces, Wuhan y Suzhou han lanzado sucesivamente planes de la industria de energía de hidrógeno. En la actualidad, la producción química de carbón de China de hidrógeno es la primera del mundo, pero en la investigación y el desarrollo de tecnología de celdas de combustible, la fabricación de materiales y equipos clave de energía de hidrógeno, etc., la investigación y el desarrollo básicos y la inversión en tecnología central son insuficientes, la energía de hidrógeno el desarrollo de la industria generalmente va a la zaga de los países desarrollados. A finales de 2017, había menos de 300 vehículos de pila de combustible de hidrógeno en funcionamiento en China y solo siete estaciones de repostaje de hidrógeno. El proyecto de producción de hidrógeno de nueva energía avanza lentamente. Recientemente, la Corporación Nacional de Inversión en Energía lideró el establecimiento de la alianza estratégica de innovación de la industria de energía de hidrógeno y celdas de combustible de China, que incluye más de 10 empresas estatales como State Grid, China CRRC, Baowu Iron and Steel, China FAW y más de 50 unidades de la alianza, con el objetivo de acelerar el diseño de la industria del hidrógeno de China.

Como parte importante de la energía emergente estratégica del país, China está acelerando el desarrollo de aplicaciones industriales y de energía de hidrógeno. En el futuro, la energía de hidrógeno de China jugará un papel importante en la reducción del transporte y el reemplazo de la energía eléctrica. Primero, complementa los vehículos eléctricos y promueve conjuntamente la reducción de emisiones de carbono en el sector del transporte. El plan nacional aclara que para 2020 se realizará la aplicación de demostración de 5.000 vehículos de pila de combustible de hidrógeno en los vehículos de servicio público en regiones específicas, y se construirán 100 estaciones de repostaje de hidrógeno; realizar la aplicación comercial de un millón de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno en 2030 y construir 1.000 conjuntos de vehículos Estación de hidrógeno. El segundo es construir un sistema de generación de energía de hidrógeno. Según las estadísticas de Lazard Consulting, el costo del sistema de generación de energía de celda de combustible de hidrógeno en 2016 es de 0,74 a 1,16 yuanes por kWh, lo que ya tiene cierta competitividad en el mercado. En el futuro, promoveremos la aplicación del sistema de generación distribuida de celda de combustible de hidrógeno a pequeña escala en el lado del usuario para satisfacer las necesidades de cogeneración doméstica, promover el proceso de electrificación del hogar y promover el reemplazo de la energía eléctrica.

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