Иновација, популаризација и примена технологије производње водоничне енергије -- студија случаја компаније Ally Hi-Tech
Оригинални линк:хттпс://мп.веиxин.кк.цом/с/--дП1УУ_ЛС4зг3ЕЛдХр-Св
Напомена уредника: Ово је чланак који је првобитно објављен на званичном WeChat налогу: China Thinktank
Национална комисија за развој и реформе и Национална енергетска администрација Кине заједнички су објавиле средњорочни и дугорочни план за развој индустрије водоничне енергије (2021-2035) (у даљем тексту: план), којим је дефинисана енергетска својства водоника и предложено да је водонична енергија саставни део будућег националног енергетског система и кључни правац стратешких нових индустрија. Возила на горивне ћелије су водеће подручје примене водоничне енергије и пробој индустријског развоја у Кини.
У 2021. години, вођено националном политиком демонстрација и примене возила на горивне ћелије, пет урбаних агломерација Пекинга, Тјенђина, Хебеја, Шангаја, Гуангдонга, Хебеја и Хенана су сукцесивно покренуте, почела је демонстрација и примена 10.000 возила на горивне ћелије великих размера, а развој индустрије водоничне енергије вођен демонстрацијама и применом возила на горивне ћелије је спроведен у пракси.
Истовремено, постигнути су и пробоји у примени и истраживању водоничне енергије у областима које нису у транспорту, као што су челична, хемијска индустрија и грађевинарство. У будућности, диверзификоване и вишесценаријске примене водоничне енергије донеће велику потражњу за водоником. Према предвиђањима Кинеске алијансе за водоничну енергију, до 2030. године, потражња Кине за водоником достићи ће 35 милиона тона, а водонична енергија ће чинити најмање 5% кинеског терминалног енергетског система; до 2050. године, потражња за водоником ће бити близу 60 милиона тона, водонична енергија ће чинити више од 10% кинеског терминалног енергетског система, а годишња производња индустријског ланца достићи ће 12 билиона јуана.
Са становишта индустријског развоја, кинеска индустрија водоничне енергије је још увек у раној фази развоја. У процесу примене, демонстрације и промоције водоничне енергије, недовољна понуда и висока цена водоника за енергију увек су били тежак проблем који је ограничавао развој кинеске индустрије водоничне енергије. Као кључна карика снабдевања водоником, проблеми високе фабричке цене и високих трошкова складиштења и транспорта водоника за возила су и даље изражени.
Стога, Кина хитно мора убрзати иновације, популаризацију и примену јефтине технологије производње водоника, побољшати економичност демонстрационе примене смањењем трошкова снабдевања водоничном енергијом, подржати демонстрациону примену возила са горивним ћелијама великих размера, а затим покренути развој целе индустрије водоничне енергије.
Висока цена водоника је истакнути проблем у развоју кинеске индустрије водоничне енергије
Кина је велика земља која производи водоник. Производња водоника је распоређена у петрохемијској, хемијској, коксној и другим индустријама. Већина произведеног водоника користи се као међупроизвод за рафинирање нафте, синтетички амонијак, метанол и друге хемијске производе. Према статистици Кинеске алијансе за водоничну енергију, тренутна производња водоника у Кини је око 33 милиона тона, углавном из угља, природног гаса и других фосилних енергената и пречишћавања индустријских нуспроизвода гаса. Међу њима, производња водоника из угља је 21,34 милиона тона, што чини 63,5%. Следе производња водоника као нуспроизвода и водоника из природног гаса, са производњом од 7,08 милиона тона и 4,6 милиона тона респективно. Производња водоника електролизом воде је релативно мала, око 500.000 тона.
Иако је индустријски процес производње водоника зрео, индустријски ланац завршен и набавка релативно погодна, снабдевање водоником енергијом се и даље суочава са великим изазовима. Виши трошкови сировина и транспорта водоника доводе до веће терминалне цене снабдевања водоником. Да би се остварила популаризација и примена технологије водоничне енергије великих размера, кључно је превазићи уско грло високих трошкова набавке водоника и транспорта. Међу постојећим методама производње водоника, трошкови производње водоника из угља су ниски, али је ниво емисије угљеника висок. Трошкови потрошње енергије за производњу водоника електролизом воде у великим индустријама су високи.
Чак и са ниском потрошњом електричне енергије, трошкови производње водоника су већи од 20 јуана/кг. Ниска цена и низак ниво емисије угљеника у производњи водоника из обновљивих извора енергије су важан правац за добијање водоника у будућности. Тренутно, технологија постепено сазрева, али је локација за набавку релативно удаљена, трошкови транспорта су веома високи и не постоји сценарио промоције и примене. Са становишта састава трошкова водоника, 30 ~ 45% цене енергије водоник је трошак транспорта и пуњења водоником. Постојећа технологија транспорта водоника заснована на гасовом водонику под високим притиском има мањи обим транспорта појединачног возила, ниску економску вредност транспорта на велике удаљености, а технологије складиштења и транспорта у чврстом стању и течног водоника нису зреле. Аутсорсинг гасовитог водоника у станицама за пуњење водоником је и даље главни начин.
У тренутној спецификацији управљања, водоник је и даље наведен као управљање опасним хемикалијама. Производња водоника великих размера мора ући у хемијски индустријски парк. Производња водоника великих размера не одговара потражњи за водоником за децентрализована возила, што резултира високим ценама водоника. Хитно је потребна високо интегрисана технологија производње водоника и пуњења горивом да би се постигао пробој. Ниво цена производње водоника из природног гаса је разуман, што може остварити снабдевање великих размера и стабилно снабдевање. Стога, у подручјима са релативно обилним природним гасом, интегрисана станица за производњу водоника и пуњење горивом на бази природног гаса је изводљива опција снабдевања водоником и реалан пут за промоцију станица за пуњење водоником како би се смањили трошкови и решили тешки проблеми пуњења горивом у неким подручјима. Тренутно у свету постоји око 237 интегрисаних станица за производњу водоника монтираних на клизаче, што чини око 1/3 укупног броја страних станица за пуњење водоником. Међу њима, Јапан, Европа, Северна Америка и други региони широко усвајају начин рада интегрисане станице за производњу водоника и пуњење горивом у станици. Што се тиче домаће ситуације, Фошан, Веифанг, Датонг, Жангђакоу и друга места су почела да истражују пилот изградњу и рад интегрисаних станица за производњу и пуњење водоником. Може се предвидети да ће након продора у политикама и прописима о управљању водоником и производњи водоника, интегрисана станица за производњу и пуњење водоником бити реалан избор за комерцијални рад станице за пуњење водоником.
Искуство у иновацијама, популаризацији и примени технологије производње водоника компаније Ally Hi-Tech
Као водеће предузеће у области производње водоника у Кини, Ally Hi-Tech се од свог оснивања више од 20 година фокусира на истраживање и развој нових енергетских решења и напредних технологија производње водоника. У областима технологије производње водоника из природног гаса малих размера, технологије производње водоника каталитичком оксидацијом метанола, технологије производње водоника електролизом воде на високим температурама, технологије производње водоника разлагањем амонијака, технологије синтетичког амонијака малих размера, конвертора метанола великих мономера, интегрисаног система за производњу и хидрогенацију водоника, технологије усмереног пречишћавања водоника у возилима, постигнути су многи пробоји у најсавременијим техничким областима као што је горе наведено.
Наставити са промоцијом технолошких иновација у производњи водоника.
Компанија Ally Hi-Tech увек ставља производњу водоника као срж свог пословања и наставља да спроводи технолошке иновације у производњи водоника, као што су конверзија метанола, реформинг природног гаса и усмерено пречишћавање водоника методом PSA. Међу њима, један сет опреме за производњу водоника конверзијом метанола, коју је независно развила и пројектовала компанија, има капацитет производње водоника од 20000 Nm³/h. Максимални притисак достиже 3,3 Mpa, достижући међународни напредни ниво, са предностима ниске потрошње енергије, безбедности и поузданости, једноставног процеса, без надзора итд.; Компанија је направила пробој у технологији производње водоника реформингом природног гаса (SMR метода).
Усвојена је технологија реформинга размене топлоте, а капацитет производње водоника једног сета опреме је до 30000 Nm³/h. Максимални притисак може достићи 3,0 MPa, трошкови инвестиције су значајно смањени, а потрошња енергије природног гаса је смањена за 33%. Што се тиче технологије усмереног пречишћавања водоника адсорпцијом под променљивим притиском (PSA), компанија је развила низ комплетних сетова технологија за пречишћавање водоника, а капацитет производње водоника једног сета опреме је 100000 Nm³/h. Максимални притисак је 5,0 MPa. Карактерише га висок степен аутоматизације, једноставно руковање, добро окружење и дуг век трајања. Широко се користи у области индустријског одвајања гасова.
Слика 1: Комплет опреме за производњу H2 компаније Ally Hi-Tech
Пажња посвећена развоју и промоцији производа из серије водоничне енергије.
Док спроводе иновације у технологији производње водоника и развој производа, Ally Hi-Tech посвећује пажњу проширењу развоја производа у области низводних водоничних горивних ћелија, активно промовише истраживање и развој и примену катализатора, адсорбената, контролних вентила, модуларне мале опреме за производњу водоника и система за напајање горивним ћелијама дугог века трајања, и снажно промовише технологију и опрему интегрисане производње водоника и станице за хидрогенацију. Што се тиче промоције производа, професионална квалификација Ally Hi-Tech инжењерског дизајна је свеобухватна. Посвећен је пружању производа и услуга за водоничну енергију на једном месту, а примена производа на тржишту се брзо промовише.
Постигнути су продори у примени опреме за производњу водоника.
Тренутно је компанија Ally Hi-Tech изградила више од 620 комплета опреме за производњу водоника и пречишћавање водоника. Међу њима, Ally Hi-Tech је промовисао више од 300 комплета опреме за производњу водоника из метанола, више од 100 комплета опреме за производњу водоника из природног гаса и више од 130 комплета опреме за велике PSA пројекте, а предузео је и низ пројеката производње водоника националне тематике.
Компанија Ally Hi-Tech је сарађивала са познатим компанијама у земљи и иностранству, као што су Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP и тако даље. То је један од најкомплетнијих добављача услуга опреме са највећим понудом у области мале и средње опреме за производњу водоника у свету. Тренутно је опрема за производњу водоника компаније Ally Hi-Tech извезена у 16 земаља и региона као што су Сједињене Америчке Државе, Јапан, Јужна Кореја, Индија, Малезија, Филипини, Пакистан, Мјанмар, Тајланд и Јужна Африка. 2019. године, интегрисана опрема за производњу водоника из природног гаса треће генерације компаније Ally Hi-Tech извезена је компанији American Plug Power Inc., која је пројектована и произведена у потпуности у складу са америчким стандардима, стварајући преседан за извоз кинеске опреме за производњу водоника из природног гаса у Сједињене Америчке Државе.
Слика 2. Интегрисана опрема за производњу водоника и хидрогенацију коју је Ally Hi-Tech извезао у Сједињене Државе
Изградња прве серије интегрисане станице за производњу водоника и хидрогенацију.
Имајући у виду практичне проблеме нестабилних извора и високих цена водоника за енергију, компанија Ally High-Tech је посвећена промоцији примене високо интегрисане технологије производње водоника и коришћењу постојећег зрелог система снабдевања метанолом, мреже гасовода за природни гас, станица за пуњење КПГ и ЛНГ-ом за реконструкцију и проширење интегрисане станице за производњу и пуњење водоником. У септембру 2021. године, прва домаћа интегрисана станица за производњу и хидрогенацију водоника из природног гаса, у оквиру генералног уговора компаније Ally Hi-Tech, пуштена је у рад у станици за хидрогенацију Нанџуанг у Фошану.
Станица је пројектована са једним сетом јединице за производњу водоника реформингом природног гаса капацитета 1000 кг/дан и једним сетом јединице за производњу водоника електролизом воде капацитета 100 кг/дан, са екстерним капацитетом хидрогенације од 1000 кг/дан. То је типична интегрисана хидрогенациона станица типа „производња водоника + компресија + складиштење + пуњење“. Она је водећа у примени еколошки прихватљиве технологије катализатора са широким променама температуре и усмереног ко-пречишћавања у индустрији, што побољшава ефикасност производње водоника за 3% и ефикасно смањује потрошњу енергије за производњу водоника. Станица има високу интеграцију, малу површину и високо интегрисану опрему за производњу водоника.
Производња водоника у станици смањује везе за транспорт водоника и трошкове складиштења и транспорта водоника, што директно смањује трошкове потрошње водоника. Станица је резервисала спољни интерфејс, који може да пуни дугачке цевоводне приколице и служи као матична станица за обезбеђивање извора водоника за околне станице за хидрогенацију, формирајући регионалну подматичку интегрисану станицу за хидрогенацију. Поред тога, ова интегрисана станица за производњу водоника и хидрогенацију може се реконструисати и проширити на основу постојећег система за дистрибуцију метанола, мреже гасовода за природни гас и других објеката, као и бензинских станица и станица за пуњење CNG и LNG, што је лако промовисати и имплементирати.
Слика 3 Интегрисана станица за производњу водоника и хидрогенацију у Нанџуангу, Фошан, Гуангдонг
Активно води иновације у индустрији, промоцију и примену, као и међународну размену и сарадњу.
Као кључно високотехнолошко предузеће националног програма „Бакља“, демонстрационо предузеће нове економије у провинцији Сечуан и специјализовано и посебно ново предузеће у провинцији Сечуан, „Али Хај-Тек“ активно предводи иновације у индустрији и промовише међународну размену и сарадњу. Од 2005. године, „Али Хај-Тек“ је сукцесивно обезбеђивао технологију и опрему за производњу водоника у главним националним пројектима горивних ћелија 863 - станици за пуњење водоником у Шангају, станици за пуњење водоником на Олимпијским играма у Пекингу и станици за пуњење водоником на Светској изложби у Шангају, и обезбедио је све пројекте станица за производњу водоника у кинеском центру за лансирање свемира по високим стандардима.
Као члан Националног комитета за стандардизацију водоничне енергије, Ally Hi-Tech је активно учествовао у изградњи система стандарда водоничне енергије у земљи и иностранству, водио је израду једног националног стандарда за водоничну енергију и учествовао у формулисању седам националних стандарда и једног међународног стандарда. Истовремено, Ally Hi-Tech је активно промовисао међународну размену и сарадњу, основао је Chengchuan Technology Co., Ltd. у Јапану, развио нову генерацију технологије производње водоника, SOFC технологију когенерације и сродне производе, и остварио сарадњу са компанијама у Сједињеним Државама, Немачкој и Јапану у областима нове технологије производње водоника електролизом воде и технологије синтетичког амонијака у малим размерама. Са 45 патената из Кине, Сједињених Држава и Европске уније, Ally Hi-Tech је типично технолошки засновано и извозно оријентисано предузеће.
Предлог смерница
Према горе наведеној анализи, на основу иновација у технологији производње водоника, компанија Ally Hi-Tech је направила пробој у развоју опреме за производњу водоника, промоцији и примени опреме за производњу водоника, изградњи и раду интегрисане станице за производњу и пуњење водоником, што је од великог значаја за независне технолошке иновације Кине у области водоничне енергије и смањење трошкова потрошње водоника. Да би се осигурало и побољшало снабдевање водоничном енергијом, убрзала изградња безбедне, стабилне и ефикасне мреже за снабдевање водоничном енергијом и изградио чист, нискоугљенични и јефтин диверзификовани систем производње водоника, Кина треба да ојача иновације у технологији производње водоника и развој производа, да се пробију ограничења политика и прописа и да се подстакне испробавање нове опреме и модела са тржишним потенцијалом. Даљим побољшањем политика подршке и оптимизацијом индустријског окружења, помоћи ћемо кинеској индустрији водоничне енергије да се развија са високим квалитетом и снажно подржати зелену трансформацију енергије.
Унапредити систем политике индустрије водоничне енергије.
Тренутно су објављене „стратешке политике позиционирања и подршке индустрији водоничне енергије“, али конкретан правац развоја индустрије водоничне енергије није прецизиран. Да би се отклониле институционалне препреке и политичка уска грла индустријског развоја, Кина треба да ојача политичке иновације, формулише савршене норме управљања водоничном енергијом, разјасни процесе управљања и институције управљања припремом, складиштењем, транспортом и пуњењем, и спроведе одговорности надлежног одељења за надзор безбедности. Придржавајте се модела демонстрационе примене који покреће индустријски развој и свеобухватно промовишите диверзификовани демонстрациони развој водоничне енергије у транспорту, складиштењу енергије, дистрибуираној енергији и тако даље.
Изградите систем снабдевања водоничном енергијом у складу са локалним условима.
Локалне самоуправе треба свеобухватно да размотре капацитете за снабдевање водоничном енергијом, индустријску основу и тржишни простор у региону, на основу предности постојећих и потенцијалних ресурса, да одаберу одговарајуће методе производње водоника у складу са локалним условима, да изграде капацитете за гарантовано снабдевање водоничном енергијом, дају приоритет коришћењу водоника као нуспроизвода у индустрији и да се фокусирају на развој производње водоника из обновљивих извора енергије. Подстичу квалификоване регионе да сарађују путем више канала како би изградили нискоугљенични, безбедан, стабилан и економичан локални систем снабдевања водоничном енергијом како би задовољили потражњу великих извора водоника.
Повећати технолошку иновацију опреме за производњу водоника.
Фокусирати се на промоцију истраживања и развоја, производње и индустријске примене кључне опреме за пречишћавање водоника и производњу водоника, и изградити висококвалитетни систем развојне технологије за производе опреме за водоничну енергију ослањајући се на повољна предузећа у индустријском ланцу. Подржаће водећа предузећа у области производње водоника да преузму вођство, поставити иновативне платформе као што су индустријски иновациони центар, центар за инжењерска истраживања, центар за технолошке иновације и центар за иновације у производњи, решити кључне проблеме опреме за производњу водоника, подржати „специјализована и посебна нова“ мала и средња предузећа да учествују у истраживању и развоју заједничких технологија опреме за производњу водоника и неговати низ јединствених шампионских предузећа са јаким независним способностима основне технологије.
Ојачати политичку подршку за интегрисану производњу водоника и станице за хидрогенацију.
У Плану се истиче да, како бисмо истражили нове моделе, као што су водоничне станице које интегришу производњу, складиштење и хидрогенацију у станици, морамо од самог почетка да превазилазимо политичка ограничења у вези са изградњом интегрисаних станица. Што пре увести национални закон о енергетици како би се одредио енергетски атрибут водоника са вишег нивоа. Превазићи ограничења у вези са изградњом интегрисаних станица, промовисати интегрисане станице за производњу водоника и хидрогенацију и спровести пилот демонстрацију изградње и рада интегрисаних станица у економски развијеним подручјима са богатим ресурсима природног гаса. Обезбедити финансијске субвенције за изградњу и рад интегрисаних станица које испуњавају захтеве економичности цена и стандарда емисије угљеника, подржати релевантна водећа предузећа да се пријаве за национална „специјализована и посебна нова“ предузећа и побољшати техничке спецификације и стандарде безбедности интегрисаних станица за производњу водоника и хидрогенацију.
Активно спроводити демонстрације и промоције нових пословних модела.
Подстицати иновације пословних модела у облику интегрисане производње водоника у станицама, свеобухватних станица за снабдевање енергијом за нафту, водоник и електричну енергију и координисаног рада „водоника, возила и станица“. У подручјима са великим бројем возила на горивне ћелије и високим притиском на снабдевање водоником, истраживаћемо интегрисане станице за производњу водоника и хидрогенацију из природног гаса и подстицати подручја са разумним ценама природног гаса и демонстрациони рад возила на горивне ћелије. У подручјима са обилним ресурсима ветра и хидроенергије и сценаријима примене енергије водоника, градити интегрисане станице за производњу водоника и хидрогенацију са обновљивим изворима енергије, постепено проширивати обим демонстрација, формирати поновљиво и популаризовано искуство и убрзати смањење угљеника и трошкова енергије водоника.
(Аутор: истраживачки тим за будућу индустрију Пекиншког информационо-консалтинг центра Јивеј Жијуан)
Време објаве: 29. септембар 2022.
