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 у малим размерама, технологије производње водоника каталитичком оксидацијом метанола, технологије производње водоника електролизом воде на високим температурама, технологије производње водоника разлагањем амонијака, технологије синтетичког амонијака у малим размерама, 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.
