Водородная экономика представляет собой предлагаемую систему подачи энергии с использованием водорода. Термин водородная экономика был придуман Джоном Бокрисом во время беседы, которую он дал в 1970 году в Техническом центре General Motors (GM). Концепция была предложена ранее генетиком JBS Haldane.

Сторонники водородной экономики выступают за водород в качестве потенциального топлива для движущей силы (включая автомобили и лодки) и бортовой вспомогательной энергии, стационарной выработки электроэнергии (например, для энергетических потребностей зданий) и в качестве среды хранения энергии (например, для взаимопревращения от избыточной электроэнергии, генерируемой вне пика). Молекулярный водород такого рода, который может использоваться в качестве топлива, естественно не встречается в удобных резервуарах; тем не менее он может быть вызван реформой пара углеводородами, электролизом воды или другими методами.

Всплеск внимания к концепции в течение 2000-х годов неоднократно описывался как реклама некоторыми критиками и сторонниками альтернативных технологий. В настоящее время возобновляется энергетический перевозчик, в частности, благодаря созданию Водородного совета в 2017 году. Несколько производителей в настоящее время выпускают автомобили с водородным топливным элементом коммерчески, причем производители, такие как Toyota и промышленные группы в Китае, планируют увеличить количество автомобилей в сотни тысяч в течение следующего десятилетия.

обоснование
Мичиганский университет предложил водородную экономику для решения некоторых негативных последствий использования углеводородных топлив, где углерод выделяется в атмосферу (в виде двуокиси углерода, моноксида углерода, несгоревших углеводородов и т. Д.). Современный интерес к водородной экономике, как правило, можно отнести к техническому докладу 1970 года Лоуренсом У. Джонсом из Мичиганского университета.

В нынешней экономике углеводородов транспортировка осуществляется в основном за счет нефти. Сжигание углеводородных топлив испускает углекислый газ и другие загрязняющие вещества. Поставка экономически полезных углеводородных ресурсов в мире ограничена, а спрос на углеводородное топливо растет, особенно в Китае, Индии и других развивающихся странах.

Сторонники мировой водородной экономики утверждают, что водород может быть экологически чистым источником энергии для конечных пользователей, особенно в транспортных применениях, без выброса загрязняющих веществ (таких как твердые частицы) или двуокиси углерода в точке конечного использования. В анализе за 2004 год утверждалось, что «большая часть путей цепи подачи водорода приведет к значительному уменьшению количества диоксида углерода в атмосферу, чем бензин, используемый в гибридных электромобилях», и что значительное сокращение выбросов двуокиси углерода будет возможным, если методы улавливания углерода или поглощения углерода будут используемых на месте производства энергии или водорода.

Водород имеет высокую плотность энергии по массе, но имеет низкую плотность энергии по объему. Даже при высоком сжатии или сжижении плотность энергии по объему составляет всего 1/4 от бензина, хотя плотность энергии по весу примерно в три раза выше, чем у бензина или природного газа. Говорят, что двигатель внутреннего сгорания Отто, работающий на водороде, имеет максимальную эффективность примерно на 38%, что на 8% выше, чем у бензинового двигателя внутреннего сгорания.

Комбинация топливного элемента и электродвигателя в 2-3 раза эффективнее, чем двигатель внутреннего сгорания. За последние годы капитальные затраты на топливные элементы значительно сократились, а модельная стоимость составляет 50 долл. США / кВт, указанную Департаментом энергетики.

Предыдущие технические препятствия включали проблемы с хранением водорода и требования к чистоте водорода, используемые в топливных элементах, как и в случае текущей технологии, для работы топливного элемента требуется, чтобы чистота водорода достигала 99,999%. Технология конверсии водородного двигателя может считаться более экономичной, чем топливные элементы.

Текущий рынок водорода
Добыча водорода является крупной и растущей отраслью по состоянию на 2004 год. В 2004 году в мире было произведено около 57 миллионов метрических тонн водорода, что составляет около 170 миллионов тонн нефтяного эквивалента. Темпы роста составляют около 10 процентов в год. В Соединенных Штатах в 2004 году производство составляло около 11 миллионов метрических тонн (Mt), средний расход энергии составил 48 гигаватт. (Для сравнения, среднее производство электроэнергии в 2003 году составляло около 442 ГВт.) По состоянию на 2005 год экономическая стоимость всего водорода, производимого во всем мире, составляет около 135 млрд. Долл. США в год.

Сегодня существует два основных способа использования водорода. Около половины используется в процессе Хабера для производства аммиака (NH3), который затем используется прямо или косвенно в качестве удобрения. Поскольку население мира и интенсивное сельское хозяйство, используемые для его поддержки, растут, спрос на аммиак растет. Аммиак можно использовать в качестве более безопасного и более легкого косвенного метода транспортировки водорода. Транспортированный аммиак может быть затем преобразован обратно в водород на баусере с помощью мембранной технологии.

Другая половина текущего производства водорода используется для преобразования тяжелых нефтяных источников в более легкие фракции, пригодные для использования в качестве топлива. Этот последний процесс известен как гидрокрекинг. Гидрокрекинг представляет собой еще большую зону роста, поскольку рост цен на нефть побуждает нефтяные компании извлекать более бедные исходные материалы, такие как битуминозные пески и сланцы. Масштабные экономики, присущие крупномасштабному переработке нефти и производству удобрений, делают возможным производство на месте и использование «в плену». Меньшие количества «коммерческого» водорода производятся и доставляются конечным пользователям.

Если бы имелась энергия для производства водорода (от ветровой, солнечной, деляционной или термоядерной ядерной энергетики и т. Д.), Использование вещества для производства углеводородного синтез-топлива могло бы увеличить использование водорода в неволе в 5-10 раз. гидрокрекинг составляет примерно 4 млн. тонн в год. По оценкам, 37,7 Мт / год водорода будет достаточным для преобразования достаточного количества внутреннего угля в жидкое топливо для прекращения зависимости США от импорта иностранной нефти и менее половины этого показателя, чтобы положить конец зависимости от нефти на Ближнем Востоке. Сжижение угля приведет к значительному снижению выбросов углекислого газа, чем нынешняя система сжигания ископаемой нефти, но это позволит устранить политическую и экономическую уязвимость, присущую импорту нефти в США до коммерциализации тесной нефти в Северной Америке.

По состоянию на 2004 и 2016 годы 96% мирового производства водорода приходится на ископаемое топливо (48% от природного газа, 30% от нефти и 18% от угля); электролиз воды составляет всего 4%. Распределение производства отражает влияние термодинамических ограничений на экономический выбор: из четырех методов получения водорода, частичного сжигания природного газа на электростанциях NGCC (природный газ с комбинированным циклом) предлагает наиболее эффективный химический путь и самый большой отход полезной тепловой энергии. (требуется ссылка)

Большой рынок и резко растущие цены на ископаемые виды топлива также вызвали большой интерес к альтернативным, более дешевым способам производства водорода. По состоянию на 2002 год большая часть водорода производится на месте, а стоимость составляет около 0,70 долл. США за кг, а если не производится на месте, стоимость жидкого водорода составляет около 2,20 долл. / Кг до 3,08 долл. / Кг.

Топливные элементы как альтернатива внутреннему сгоранию
Одним из основных предложений водородной экономики является то, что топливо может заменить ископаемое топливо, сжигаемое в двигателях внутреннего сгорания и турбинах, в качестве основного способа преобразования химической энергии в кинетическую или электрическую энергию; тем самым устраняя выбросы парниковых газов и загрязнение от этого двигателя. Хотя водород можно использовать в обычных двигателях внутреннего сгорания, топливные элементы, являющиеся электрохимическими, обладают теоретическим преимуществом эффективности перед тепловыми двигателями. Топливные элементы более дорогие, чем обычные двигатели внутреннего сгорания.

Некоторые типы топливных элементов работают с углеводородным топливом, в то время как все они могут работать на чистом водороде. В случае, если топливные элементы станут конкурентоспособными по цене с двигателями внутреннего сгорания и турбинами, крупные электростанции, работающие на газе, могут использовать эту технологию.

Водородный газ следует выделять как «технический сорт» (пять девяти чистых, 99,999%), который подходит для таких применений, как топливные элементы и «коммерческий класс», которые содержат углерод- и серосодержащие примеси, но которые могут быть произведены в гораздо более дешевом процессе парообразования. Топливные элементы требуют высокочистого водорода, потому что примеси быстро ухудшают срок службы батареи топливных элементов.

Большая часть интереса к концепции водородной экономики сосредоточена на использовании топливных элементов для электромобилей. Текущие водородные топливные элементы страдают от низкого отношения мощности к весу. Топливные элементы намного эффективнее, чем двигатели внутреннего сгорания, и не производят вредных выбросов. Если вводится практический метод хранения водорода, а топливные элементы становятся дешевле, они могут быть экономически жизнеспособными для питания гибридных транспортных средств на топливных элементах / батареях или исключительно на топливных элементах. Экономическая эффективность транспортных средств, работающих на топливных элементах, улучшится по мере того, как углеводородное топливо, используемое в двигателях внутреннего сгорания, станет более дорогостоящим из-за истощения легкодоступных запасов или экономического учета воздействия на окружающую среду с помощью таких мер, как налоги на выбросы углерода.

Другие технологии топливных элементов, основанные на обмене ионов металлов (например, цинк-воздушные топливные элементы), как правило, более эффективны при преобразовании энергии, чем водородные топливные элементы, но широкое использование любой электрической энергии → химическая энергия → системы электрической энергии потребовало бы производства электричества.

После того, как в 2003 году государство Союза обратилось к власти, когда понятие водородной экономики приобрело национальный авторитет в Соединенных Штатах, был устойчивый хор скептиков. Совсем недавно, в 2013 году, Lux Research, Inc. опубликовала отчет, в котором говорилось: «Мечта о водородной экономике … не приближается». Он пришел к выводу, что «к 2030 году капитальные затраты, а не поставка водорода, ограничивают принятие всего лишь 5,9 ГВт», что обеспечит «почти непреодолимый барьер для принятия, за исключением приложений в нише». Согласно анализу Lux, к 2030 году стационарный рынок PEM достигнет 1 миллиарда долларов, в то время как рынок автомобилей, включая вилочные погрузчики, достигнет 2 миллиардов долларов.

Использование в качестве автомобильного топлива и эффективности системы
Учет энергии, используемой при термодинамическом процессе, известный как энергетический баланс, может быть применен к автомобильным топливам. С сегодняшней технологией производство водорода посредством парового риформинга может быть достигнуто с тепловым КПД от 75 до 80 процентов. Для сжижения или сжатия водорода потребуются дополнительные энергии и транспортировка их на заправочную станцию ​​через грузовик или трубопровод. Энергия, которая должна использоваться на килограмм для производства, транспортировки и доставки водорода (т. Е. Его эффективного использования энергии), составляет около 50 МДж, используя технологию, доступную в 2004 году. Вычитая эту энергию от энтальпии одного килограмма водорода, которая составляет 141 МДж и делит на энтальпию, дает эффективность тепловой энергии примерно 60%. Для сравнения, бензин требует меньше энергии, на галлон, на нефтеперерабатывающем заводе, и для его транспортировки требуется сравнительно небольшая энергия из-за высокой плотности энергии на галлон при температуре окружающей среды. Скважина, цепочка поставок для бензина примерно на 80% эффективна (Wang, 2002). Другим способом получения водорода на основе сетки было бы использование электрических для запуска электролизеров. Примерно 6% электроэнергии теряется при передаче по линиям электропередачи, а процесс преобразования ископаемого топлива в электричество в первую очередь составляет примерно 33 процента. Таким образом, если эффективность является ключевой детерминантой, то вряд ли водородные транспортные средства будут подпитываться таким методом, и, действительно, рассматривались таким образом, электромобили выглядели бы лучше. Однако, как отмечено выше, водород может быть получен из ряда исходных материалов, централизованным или распределенным способом, и они обеспечивают более эффективные пути для производства и распределения топлива.

Изучение эффективности использования транспортных средств с водородным топливом на колесах по сравнению с другими транспортными средствами в норвежской энергетической системе указывает на то, что водородные топливные элементы (FCV) имеют тенденцию быть примерно на треть эффективнее EV при использовании электролиза с водородом. Двигатели сжигания (ICE) едва ли шестым, как эффективные. Даже в том случае, когда водородные топливные элементы получают свой водород из реформации природного газа, а не электролиза, а EVs получают свою энергию от электростанции на природном газе, EV все еще выходят на 35-35% (и только 13% для H2 ICE). Это сопоставимо с 14% для бензина ICE, 27% для гибрида ICE для бензина и 17% для дизельного ICE, также на основе «хорошо для колес».

Водород называют одной из наименее эффективных и наиболее дорогих возможных замен бензина (бензина) с точки зрения сокращения парниковых газов; другие технологии могут быть менее дорогими и более быстрыми. Всестороннее исследование водорода в транспортных приложениях показало, что «существуют серьезные препятствия на пути к достижению видения водородной экономики, путь не будет простым или простым». Несмотря на то, что Ford Motor Company и французский Renault-Nissan отменили свои усилия в области R & D на водороде в 2008 и 2009 годах, соответственно, они подписали письмо о намерениях 2009 года с другими производителями и теперь GMBH в сентябре 2009 года, поддерживающее коммерческое внедрение FCV к 2015 году. Исследование The Carbon Trust для Департамента энергетики Великобритании и изменения климата предлагает, чтобы водородные технологии могли поставлять британский транспорт с почти нулевыми выбросами, уменьшая зависимость от импортируемой нефти и сокращая производство возобновляемых источников энергии. Однако технологии сталкиваются с очень сложными проблемами с точки зрения затрат, производительности и политики.

Экологические проблемы
Существует много опасений относительно экологических последствий производства водорода. Водород производится либо электролизом воды, либо реформированием ископаемого топлива. Реформирование ископаемого топлива приводит к более высоким выбросам углекислого газа по сравнению с прямым использованием ископаемого топлива в двигателе внутреннего сгорания. Аналогичным образом, если водород образуется электролизом из генераторов, работающих на ископаемом топливе, увеличивается выброс углекислого газа по сравнению с прямым использованием ископаемого топлива.

Использование источника возобновляемой энергии для получения водорода путем электролиза потребует большей энергии, чем прямое использование возобновляемой энергии для работы электромобилей, из-за дополнительных ступеней конверсии и потерь в распределении. Однако водород в качестве транспортного топлива используется главным образом для топливных элементов, которые не производят выбросы парниковых газов, а воду.

Были также некоторые опасения по поводу возможных проблем, связанных с утечкой газообразного водорода. Молекулярный водород медленно течет из большинства сосудов сдерживания. Высказывается гипотеза о том, что при выходе значительных количеств газообразного водорода (H2) газообразный водород из-за ультрафиолетового излучения образует свободные свободные радикалы (H) в стратосфере. Тогда эти свободные радикалы смогут действовать как катализаторы для истощения озона. Достаточно большое увеличение содержания стратосферного водорода в результате утечки H2 может усугубить процесс истощения. Однако влияние этих проблем утечки может быть незначительным. Количество водорода, которое протекает сегодня, намного ниже (в 10-100 раз), чем предполагаемая оценка 10-20%, предложенная некоторыми исследователями; например, в Германии скорость утечки составляет всего 0,1% (меньше, чем скорость утечки природного газа 0,7%). В лучшем случае такая утечка, вероятно, будет составлять не более 1-2% даже при широко распространенном использовании водорода, используя настоящую технологию.

Расходы
В 2004 году производство единицы водородного топлива путем парообразования или электролиза было примерно в 3-6 раз дороже, чем производство эквивалентной единицы топлива из природного газа. При оценке затрат, как правило, используется ископаемое топливо. Энергетическое содержание этих видов топлива не является продуктом человеческого труда и поэтому не имеет к нему никаких затрат. Рассмотрены только затраты на добычу, переработку, транспортировку и производство. С другой стороны, энергетическое содержание единицы водородного топлива должно быть произведено и, следовательно, имеет значительную стоимость, помимо всех затрат на переработку, транспортировку и распределение. Системы, которые используют возобновляемую электроэнергию более прямо, например, в троллейбусах или в электромобилях с батареями, могут иметь значительное экономическое преимущество, поскольку требуется меньше процессов конверсии между источником первичной энергии и точкой использования.

Препятствием для снижения цены водорода высокой чистоты является стоимость более 35 кВт-ч электроэнергии, используемой для производства каждого килограмма газообразного водорода. Водород, получаемый путем реформации пара, в три раза превышает стоимость природного газа на единицу произведенной энергии. Это означает, что если природный газ стоит 6 миллионов долларов США, тогда водород будет составлять 18 миллионов долларов США. Кроме того, производство водорода из электролиза электричеством в 5 центов / кВтч обойдется в 28 млн долларов США, что примерно в 1,5 раза превышает стоимость водорода из природного газа. Обратите внимание, что стоимость производства водорода из электроэнергии является линейной функцией затрат на электроэнергию, поэтому электричество на уровне 10 центов / кВтч означает, что водород будет стоить 56 долларов США за миллион БТЕ.

Продемонстрированные успехи в технологии электролизеров и топливных элементов ITM Power, как утверждается, сделали значительные дороги на пути к стоимости электролизной воды для производства водорода. Снижение издержек приведет к тому, что водород из внеремонтных возобновляемых источников будет экономичным для заправки автомобилей.

Водородные трубопроводы дороже, чем даже междугородные электрические линии. Водород примерно в три раза громоздкий по объему, чем природный газ для той же энтальпии. Водород ускоряет растрескивание стали (водородное охрупчивание), что увеличивает затраты на техническое обслуживание, скорость утечки и материальные затраты. Разница в стоимости, скорее всего, будет расширяться с использованием более новой технологии: провода, подвешенные на воздухе, могут использовать более высокое напряжение только с незначительно увеличенными материальными затратами, но трубы с более высоким давлением требуют пропорционально большего количества материала.

Для создания водородной экономики потребуются огромные инвестиции в инфраструктуру для хранения и распределения водорода для транспортных средств. Напротив, электромобили с батареями, которые уже доступны для общественности, не потребуют немедленного расширения существующей инфраструктуры для передачи и распределения электроэнергии. Мощность электростанции, которая теперь не используется ночью, может использоваться для подзарядки электромобилей. Исследование, проведенное Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией Министерства энергетики США в декабре 2006 года, показало, что пропускная способность простаивающих сетей в США будет достаточной для обеспечения 84% всех транспортных средств в США, если все они будут немедленно заменены электрические транспортные средства.

У разных методов производства каждый из них имеет разные инвестиции и предельные издержки. Энергия и сырье могут исходить из множества источников, то есть природного газа, ядерного, солнечного, ветра, биомассы, угля, других видов ископаемого топлива и геотермальной энергии.

Природный газ в малых масштабах
Использует реформу пара. Требуется 15,9 миллиона кубических футов (450 000 м3) газа, который, если он будет производиться небольшими регенераторами 500 кг / день в пункте выдачи (например, на заправочной станции), будет равен 777 000 реформаторов стоимостью 1 триллион долларов и составит 150 миллионов тонн водородного газа в год. Превосходит потребность в распределительной инфраструктуре, связанной с водородом. $ 3,00 за GGE (галлоны эквивалента бензина)

ядерной
Обеспечивает энергию для электролиза воды. Требуется 240 000 тонн необогащенного урана — это 2000 600 МВт, что обойдется в 840 миллиардов долларов, или около 2,50 доллара за ГЭГ.

солнечная
Обеспечивает энергию для электролиза воды. Требуется 2500 кВт-ч солнца на квадратный метр, 113 миллионов 40-киловатт-систем, что обойдется в 22 триллиона долларов, или около $ 9,50 за GGE.

ветер
Обеспечивает энергию для электролиза воды. При средней скорости ветра 7 метров в секунду потребовалось бы 1 млн. Ветровых турбин мощностью 2 МВт, которые стоили бы 3 триллиона долларов, или около 3,00 долларов США за GGE.

биомасса
Газификационные установки будут производить газ с реформой пара. 1,5 млрд. Тонн сухой биомассы, 3300 заводов, для которых потребуется 113,4 млн. Акров (460 000 км²) фермы для производства биомассы. $ 565 миллиардов в стоимости, или около $ 1,90 за GGE

Каменный уголь
В установках FutureGen используется газификация угля, а затем парообразование. Требуется 1 миллиард тонн угля или около 1000 275 мегаватт-установок стоимостью около 500 миллиардов долларов, или около $ 1 за GGE.
Целевые показатели DOE

Примеры и пилотные программы
Несколько отечественных автомобильных изготовителей США взяли на себя обязательство разрабатывать транспортные средства с использованием водорода. Распределение водорода в целях транспортировки в настоящее время проверяется во всем мире, особенно в Португалии, Исландии, Норвегии, Дании, Германии, Калифорнии, Японии и Канаде, но стоимость очень высока.

В некоторых больницах установлены комбинированные электролизеры-хранилища-топливные элементы для местного аварийного питания. Это выгодно для аварийного использования из-за их низкого требования к обслуживанию и простоты размещения по сравнению с генераторами с внутренним сгоранием.

Исландия обязалась стать первой в мире водородной экономикой к 2050 году. Исландия находится в уникальном положении. В настоящее время он импортирует все нефтепродукты, необходимые для питания своих автомобилей и рыболовного флота. Исландия имеет большие геотермальные ресурсы, настолько, что местные цены на электроэнергию фактически ниже, чем цены на углеводороды, которые могут быть использованы для производства этой электроэнергии.

Исландия уже конвертирует свое избыточное электричество в экспортируемые товары и замену углеводородов. В 2002 году он произвел 2000 тонн газообразного водорода путем электролиза, в основном для производства аммиака (NH3) для удобрения. Аммиак производится, транспортируется и используется во всем мире, а 90% стоимости аммиака — это затраты энергии на его производство. Исландия также занимается разработкой алюминиево-плавильной промышленности. Затраты на алюминий обусловлены, в первую очередь, затратами на электричество для запуска плавильных заводов. Любая из этих отраслей может эффективно экспортировать всю потенциальную геотермальную электроэнергию Исландии.

Ни одна из отраслей напрямую не заменяет углеводороды. В Рейкьявике, Исландия, был небольшой опытный флот городских автобусов, работающих на сжатом водороде, и ведутся исследования по включению рыболовного флота страны с водородом. Для более практических целей Исландия может обрабатывать импортируемое масло с водородом для его расширения, а не заменять его вообще.

Автобусы в Рейкьявике являются частью более крупной программы HyFLEET: CUTE, эксплуатирующей автобусы с водородным топливом в восьми европейских городах. Автобусы HyFLEET: CUTE также эксплуатировались в Пекине, Китае и Перте, Австралия (см. Ниже). На норвежском острове Уцира действует пилотный проект, демонстрирующий водородную экономику. Установка сочетает в себе энергию ветра и водородную энергию. В периоды, когда имеется избыточная энергия ветра, избыточная мощность используется для генерирования водорода электролизом. Водород хранится и доступен для выработки электроэнергии в периоды, когда мало ветра.

В Соединенных Штатах существует водородная политика с несколькими примерами. Совместное предприятие NREL и Xcel Energy сочетает в себе энергию ветра и водородную энергию в Колорадо. Hydro в Ньюфаундленде и Лабрадоре превращают текущую ветро-дизельную энергетическую систему на отдаленном острове Рамеа в установку Wind-Hydrogen Hybrid Power Systems. Подобный пилотный проект на острове Стюарт использует солнечную энергию вместо энергии ветра для выработки электроэнергии. Когда избыточное электричество доступно после полной зарядки батарей, водород генерируется электролизом и хранится для последующего производства электричества топливным элементом.

В январе 2004 года в Великобритании началась экспериментальная программа по топливным элементам, в рамках которой на двух маршрутах по топливным элементам на маршруте 25 в Лондоне до декабря 2005 года была запущена 2 автобуса топливных элементов и перешла на маршрут RV1 до января 2007 года. В настоящее время Водородная экспедиция работает над созданием водородного топливного элемента, и использовать его для кругосветного земного шара, чтобы продемонстрировать способность водородных топливных элементов.

Департамент планирования и инфраструктуры Западной Австралии управлял тремя автобусами топливных элементов Daimler Chrysler Citaro в рамках своей устойчивой транспортной энергии для испытания автобусов топливных элементов Перта в Перте. Автобусы управлялись Path Transit на регулярных автобусных маршрутах Transperth. Испытание началось в сентябре 2004 года и было завершено в сентябре 2007 года. Топливные элементы автобусов использовали протоновую мембранную систему и снабжались сырым водородом с нефтеперерабатывающего завода BP в Квинане, к югу от Перта. Водород был побочным продуктом промышленного процесса НПЗ. Автобусы были заправлены на станцию ​​в северном пригороде Перта Малаги.

Организация Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) и Министерство энергетики и природных ресурсов Турции подписали в 2003 году соглашение о целевом фонде в размере 40 млн. Долл. США для создания Международного центра технологий водородной энергетики (ЮНИДО-ИХЕТ) в Стамбуле, который начал свою деятельность в 2004 году. В помещениях ЮНИДО-ICHET демонстрируются водородный погрузчик, тележка с водородом и мобильный дом с возобновляемыми источниками энергии. Система бесперебойного питания работает с апреля 2009 года в штаб-квартире компании Istanbul Sea Buses.

Водородные альтернативы полностью распределительной водородной экономике
Водород — это просто способ хранения и передачи энергии. Различные сценарии передачи и хранения альтернативной энергии, которые начинаются с производства водорода, но не используют его для всех частей инфраструктуры магазина и передачи, могут быть более экономичными как в ближайшей, так и в долгосрочной перспективе. Они включают:

Экономика аммиака
Альтернативой газообразному водороду в качестве энергетического носителя является соединение его с азотом из воздуха для получения аммиака, который можно легко разжижать, транспортировать и использовать (прямо или косвенно) в качестве чистого и возобновляемого топлива. Например, исследователи из CSIRO в Австралии в 2018 году подпитывали Toyota Mirai и Hyundai Nexo водородом, отделенным от аммиака, с использованием мембранной технологии.

Добыча водорода парниковым нейтральным спиртом
Экономика метанола — это энергетический план производства синтез-топлива, который может начинаться с производства водорода. Водород в полной «водородной экономике» был первоначально предложен как способ сделать возобновляемую энергию, в экологически чистой форме, доступной для автомобилей. Однако теоретическая альтернатива для решения одной и той же проблемы заключается в том, чтобы производить водород централизованно и немедленно использовать его для производства жидкого топлива из источника CO2. Это устраняет необходимость транспортировки и хранения водорода. Источником может быть CO2, который вырабатывается на топливных электростанциях. Для того, чтобы нейтрализовать парниковый эффект, источником CO2 в таком плане должен быть воздух, биомасса или другой источник CO2, который уже поступает в воздух или попадает в него. Прямые метанольные топливные элементы находятся в коммерческом использовании, хотя по состоянию на август 2011 года они неэффективны.

Электрическая сетка плюс синтетические метанольные топливные элементы
Многие из описанных выше гибридных стратегий с использованием невольного водорода для создания других более легко используемых видов топлива могут быть более эффективными, чем производство водорода. Краткосрочное хранение энергии (что означает, что энергия используется вскоре после ее захвата) может быть лучше всего достигнута за счет батареи или даже для хранения ультраконденсаторов. Более длительное хранение энергии (что означает, что энергия используется неделями или месяцами после захвата) может быть лучше сделана с синтетическим метаном или спиртами, которые могут храниться неограниченно при относительно низкой стоимости и даже использоваться непосредственно в некоторых типах топливных элементов, для электромобилей , Эти стратегии хорошо согласуются с недавним интересом к гибридным электромобилям Plug-in или PHEV, которые используют гибридную стратегию хранения электроэнергии и топлива для удовлетворения своих энергетических потребностей. Некоторым было предложено некоторое количество водорода, чтобы быть оптимальным в узком диапазоне времени хранения энергии, вероятно, где-то между несколькими днями и несколькими неделями. Этот диапазон подлежит дальнейшему сужению с любыми улучшениями в технологии батареи. Всегда возможно, что может произойти какой-то прорыв в хранении или генерации водорода, но это маловероятно, учитывая, что физические и химические ограничения технического выбора достаточно хорошо поняты.

Производство синтетического метана водопоя (синтетический природный газ СНГ)
Подобно тому, как при производстве синтетического спирта водород может использоваться на месте, чтобы непосредственно (небиологически) производить парниковые нейтральные газообразные топлива. Таким образом, было предложено производство нейтрализованного парниковым нейтральным метаном неволево-водородного соединения (обратите внимание, что это обратное к настоящему способу получения водорода из природного метана, но не требует предельного сжигания и выброса углерода ископаемого топлива). Плененный водород (и двуокись углерода из, например, CCS (Улавливание и хранение углерода)) могут использоваться на месте для синтеза метана с использованием реакции Сабатье. Это примерно на 60% эффективнее, а с круговым движением уменьшается до 20-36% в зависимости от способа использования топлива. Это даже ниже, чем водород, но затраты на хранение снижаются, по крайней мере, в 3 раза из-за более высокой температуры кипения метана и более высокой плотности энергии. Жидкий метан имеет в 3,2 раза плотность энергии жидкого водорода и легче хранить компактно. Кроме того, трубопроводная инфраструктура (трубопроводы природного газа) уже имеется. Автомобили с природным газом уже существуют и, как известно, легче адаптироваться к существующим технологиям внутреннего двигателя, чем автомобили внутреннего сгорания, работающие непосредственно на водороде. Опыт использования транспортных средств, работающих на природном газе, показывает, что хранение метана является недорогим, когда принято считать стоимость конверсии для хранения топлива. Однако стоимость хранения алкоголя еще ниже, поэтому этой технологии необходимо будет производить метан при значительной экономии в отношении производства алкоголя. Окончательные зрелые цены на топливо в конкурирующих технологиях в настоящее время неизвестны, но ожидается, что обе они обеспечат существенную инфраструктурную экономию по сравнению с попытками транспортировки и использования водорода напрямую.

В гипотетической энергетической системе с преобладанием энергии, используемой в возобновляемых источниках энергии, было предложено использовать избыточное электричество, генерируемое ветром, солнечными фотогальваническими, гидро-, морскими течениями и другими, для производства водорода путем электролиза воды, а затем объединить его с CO2, образуя метан (природный газ). Водород сначала должен использоваться на месте в топливных элементах (ТЭЦ) или для транспортировки из-за его большей эффективности производства, а затем созданного метана, который затем может быть введен в существующую газовую сеть для выработки электроэнергии и тепла по требованию для преодоления низких точек возобновляемой энергии производство. Описанный процесс будет заключаться в создании водорода (который может быть частично использован непосредственно в топливных элементах) и добавлении углекислого газа CO2, возможно, из BECCS (биоэнергия с захватом и хранением углерода) через (реакцию Сабатье) для получения метана следующим образом : CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O.