Çin: Hidrokarbonlardan elde edilen hidrojen çevre dostu mu? 

İşte müşterilerle yapılan görüşmelerde ve sektör toplantılarında her zaman ortaya çıkan bir soru. Herkes basit bir cevap arıyor ama yok. Pek çok kişi hemen şöyle diyor: “Bu nasıl bir yeşil?” Kaynak gaz mı yoksa kömür mü hidrojen? Bu bir geri adım mı? Ancak katıldığımız projelerin gerçekliği bu etiketlerden çok daha karmaşık.

Bu “mavinin” bacakları nereden geliyor? hidrojen

Her şey Çin'in burada ve şimdi hidrojene ihtiyaç duymasıyla başladı. Taşımacılık için, endüstri için, aynı kimya için. Yenilenebilir kaynaklar (RES) hızla büyüyor, ancak talebin boyutu devasa. Ve henüz temiz bir “yeşil” No H2 için altyapı. Ancak gaz boru hatları var. Kömür yatakları var. Ve dönüşüm teknolojileri onlarca yıldır geliştirilmektedir. Mantık basit: Elimizde olanı alıyoruz ve süreci daha temiz hale getirmeye çalışıyoruz. İşte vurgu buradakarbon yakalama(CCS/CCUS). Bu olmadan, "hidrokarbonlardan düşük karbonlu hidrojen" kavramı ortaya çıkar. sadece parçalanıyor.

Pratikte durum şuna benziyor: buharlı lokomotifler gibi duman çıkaran eski buharlı metan reformerlerinden (SMR'ler) bahsetmiyoruz. Yeni veya modernize edilmiş komplekslerden bahsediyoruz.CO2 emisyonlarıatmosfere salınmaz, ancak yakalanmak üzere tasarlanmıştır. Ancak işte ilk tuzak: verimliliği yakalamak. Teorik olarak %90 veya daha fazlasını yakalayabilirsiniz. Uygulamada, mevcut Çin projelerinde rakamlar genellikle daha mütevazıdır - %60-75. Neden? Ekonomi, yakalama sürecinin enerji maliyetleri ve daha da önemlisi jeolojiyle ilgili sorular; bu CO2'nin nereye pompalanacağı.

Kok fırını gazından hidrojen üretmek için bir CCS ünitesinin bir tesise entegrasyonunu değerlendirdiğimiz ilk projelerden birini hatırlıyorum. Modellemedeki rakamlar güzeldi, ancak sorbent rejenerasyonu için ek buhar tüketiminden sıkıştırılmış CO2 lojistiğine kadar tüm zincir boyunca dengeyi hesaplamaya başladıklarında - "yeşillik"? tüm fikir büyük ölçüde soldu. Sonuç "mavi" değil, "mavimsi gri" idi. hidrojen. Ancak, onsuz ilerlemenin imkansız olduğu verileri sağlayan tam da bu tür girişimlerdir, kusurlu olsalar bile.

Teknolojik mutfak: yalnızca reform yapmak değil

Hidrokarbonlardan hidrojen denilince herkesin aklına hemen metan geliyor. Ancak Çin'de kömür çok büyük bir rol oynuyor. Kömürün buharla gazlaştırılması geçmişi olan bir teknolojidir ve şu anda hidrojen ekonomisi için aktif olarak geliştirilmektedir. Sorun kömürün saf karbon olmamasıdır. Kükürt, kül ve diğer yabancı maddeler. Hidrojen elde edeceksiniz, ancak sentez gazının ön saflaştırılmasına ve ardından H2'nin ayrılmasına ne kadar enerji harcanacak? Ve yine CO2 ile ilgili soru: gazlaştırma sırasında gaz reformasyonundan daha fazla oluşur.

Burada tam zamanlı mühendislikle uğraşan uzman enstitülerin çalışmalarını gözlemlemek ilginçtir. Örneğin burada,Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.(kendi web sitelerihttps://www.yzkjhx.ru), bu tam olarak Huaxi Technology tarafından oluşturulan tasarım enstitüsüdür. Sadece teknoloji satmıyorlar, anahtar teslimi projeler de yürütüyorlar. - süreç modellemeden devreye almaya kadar. Portföyleri hidrojen içeren gazların saflaştırılmasına yönelik tesisleri içermektedir ve bu önemli bir aşamadır. Çünkü karbonu yakalamış olsanız bile, son ürününüz yakıt hücresini zehirleyecek olan CO safsızlıkları içeren hidrojen ise, bütün mesele boşa çıkar.

Mühendisleriyle yapılan görüşmelerde öne çıkan bir şey vardı: asıl zorluğun sürecin kimyası değil, laboratuvarda değil, gerçek üretim koşullarında enerji verimliliği ve ekipman güvenilirliği olduğunu gizlemiyorlar. Müşteri genellikle "en modern" olanı ister, ancak gaz ayırmaya yönelik yüksek verimli membranlara veya zehirlere dayanıklı katalizörlere ilişkin tahminleri gösterdiğinizde, konuşma uzlaşma düzlemine döner.

Çevre dostu: tam döngüye güvenin

Belki de en önemli şey bu. Böyle bir hidrojene çevre dostu denilebilir mi? Her şey hesaplamanın sınırlarına bağlıdır. Tesisattan yalnızca hidrojenin çıkış noktasını alırsak, belki evet, özellikle de CO2 gömülüyse. Ancak tüm yaşam döngüsünü (LCA) - gaz/kömür üretimi, bunların nakliyesi, metan kayıpları, CCS kompresörlerinin çalıştırılması için gereken enerji, CO2 depolama tesislerindeki sızıntı riskleri - dikkate alırsak resim değişir.

Shanxi'deki bir proje için dahili bir analiz yaptık. Maviyi karşılaştırdınız mı? yerli kömürden hidrojen ithalatı ile ?yeşil? amonyak formunda hidrojen. Benzin istasyonunda kullanım sırasındaki karbon ayak izine göre ?mavi? daha iyiydi. Ancak modele uzun vadeli riskler eklendiğinde (örneğin, jeolojik deponun 50 yıl içinde kısmen bozulma olasılığı) avantaj yanıltıcı hale geldi. Bu, ?mavi? hidrojenden vazgeçilmelidir. Bu, rolünün geçiş teknolojisi olduğu anlamına gelir. Burada ve şimdi hidrojene talep yaratılmasına, yakıt ikmali ağının kurulmasına ve lojistik oluşturulmasına yardımcı oluyor. Buna paralel olarak yenilenebilir enerji kaynaklarından üretimin de artması gerekiyor.

Bu arada, riskler hakkında. Metan sızıntılarının etrafında çok fazla gürültü var. Gazın çıkarılması ve taşınması sırasında metan güçlü bir sera gazıdır. Bu sızıntılar kontrol altına alınmazsa, CCS'nin reformcuya sağladığı tüm iklim faydası ortadan kalkabilir. Çin'de artık buna giderek daha fazla önem veriliyor, ancak izleme sistemi henüz her yerde uygulanmadı. Bu aynı "kirli" olan mı? güzel bir konseptte sıklıkla gözden kaçırılan pratik bir detay.

Saha gözlemleri: neyin işe yarayıp neyin yaramadığı

Kağıt üzerinde her şey pürüzsüz. Gerçekte raporlarda yazılmayan şeylerle karşılaşıyorsunuz. Örneğin korozyon. Amin çözeltileri kullanarak CO2 yakalamayla çalışan üniteler metal için cehennemdir. Yüksek nem, sıcaklık, kimyasal olarak aktif ortamlar. Amin rejenerasyon ünitesindeki ısı eşanjörlerinin neredeyse tamamının iki yılda değiştirildiği bir tesis gördüm. Bunun nedeni, ekipman tedarikçisinin çelik kalitesinden tasarruf etmesiydi. Müşteri teknolojinin çevre dostu olmadığını haykırıyordu ama sorun basit bir mühendislik hatasıydı.

Bir diğer nokta ise hammaddeler. Şebekedeki doğal gazın kalitesi değişkendir. Partiler yüksek oranda yüksek hidrokarbon veya kükürt içeriğiyle geldi - işte bu, reformasyon katalizörünün çalışma modu bozuldu, verimlilik düştü, emisyonlar arttı. Veya kömür: Bileşimi arabadan arabaya değişir. Sistemin esnek olması gerekir ve bu pahalıdır. Birçok birinci nesil proje bunu hesaba katmadı ve şu anda kârlılığın sınırında çalışıyor veya atıl durumda.

Bu yüzden bu yolu kat etmiş şirketlerin deneyimi değerlidir. Örneğe geri dönelimChengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.. Açıklamalarından bunun bir başlangıç ​​​​olmadığı, ancak 120 milyon yuan kayıtlı sermayeli, bir kimya teknolojisi şirketi temelinde oluşturulmuş bir enstitü olduğu açıktır. Bu tür oyuncular genellikle sadece teoriye değil, gerçek üretim süreçlerine ilişkin derin bir bilgi birikimine de sahiptir. Anahtarın, teknolojinin Çin hammaddelerinin ve operasyonlarının ideal olmayan koşullarına güvenilirliği ve uyarlanabilirliği olduğunu anlıyorlar.

Peki nereye gidiyoruz?

Görüşümü içeriden özetlemek gerekirse: CCS ile hidrokarbonlardan hidrojeni kesinlikle çevre dostu olarak adlandırmak samimiyetsizdir. Ancak onu mutlak bir kötülük olarak reddetmek aptallıktır ve enerji geçişini yavaşlatır. Bu gerekliara aşama. Çevre dostu olması siyah beyaz değil, ölçülüdür. Bu, yüzlerce faktöre bağlıdır: yakalama verimliliğinden kuyudaki metan sızıntısını azaltmaya yönelik önlemlere kadar.

Çin, ideal olduğu için değil, kısa sürede ve endüstriyel ölçekte uygulanabileceği için buna yatırım yapıyor. Bu, daha sonra "yeşil" şirketler tarafından kullanılabilecek altyapı (boru hatları, benzin istasyonları, depolama tesisleri) için kapasiteyi artırmanıza ve maliyetleri azaltmanıza olanak tanır. hidrojen.

Bunca yıldan sonra benim için esas çıkarım sihirli bir teknolojinin olmadığıdır. Zincirleri optimize etmek, çözümleri entegre etmek ve binlerce küçük teknik sorunla başa çıkmak için zorlu ve çoğu zaman nankör bir çalışma vardır. Ne kadar "mavi" olduğumuzu belirleyen şey bu çalışmadır (hesaplamalar, saha testleri, hata düzeltme). veya ?gri? son ürün olacak. Ve etiketler pazarlamacılar ve politikacılar içindir.