Водородная энергетика и ее особенности

Водородная энергетика

В ряду альтернативных способов добычи энергии водород стоит особняком. Это самый частый гость в природе, а сгорая, он оставляет после себя лишь воду. На первый взгляд — мечта инженера, однако на практике хватает подводных камней. Давайте посмотрим, на чём держится водородная энергетика, какими путями получают сам водород, в чём его выгоды и слабости и какое будущее ему пророчат.

Что лежит в основе водородной энергетики

Ни один элемент не встречается на Земле так часто, как водород. Именно его применение в роли горючего и формирует отдельную отрасль — водородную энергетику. До массового использования ей пока далеко: она уступает и классическим методам выработки энергии, и ряду других нетрадиционных источников.

Работоспособность технологии держится на нескольких взаимосвязанных этапах. Сначала водород нужно извлечь — из воды либо из иного природного сырья. Затем его необходимо где-то держать: в сжиженной или газообразной форме, а порой и в виде специально синтезированных химических соединений. И наконец, готовое вещество предстоит доставить к потребителю, по возможности почти без потерь.

Так почему же отрасль до сих пор не вышла на широкую дорогу? Корень проблемы — в том, что отлаженной схемы добычи, хранения и доставки водорода пока попросту нет. Зато многочисленные опыты и лабораторные изыскания вселяют немалые надежды.

Чем хорош водород в роли горючего

Ставка на водород оправдана сразу по нескольким причинам. Главный козырь — экологическая чистота: при сгорании он даёт всего лишь воду. Вдобавок у него рекордно высокая энтальпия — термодинамический потенциал доходит до 143,06 МДж/кг. Не остаются в стороне и прочие характеристики: отличная теплопроводность в паре с низкой вязкостью. Последнее качество заметно облегчает перекачку водорода по трубопроводам.

Какими способами добывают водород

Классических методов получения водорода насчитывают три:

1. химический;
2. электролиз;
3. термохимический.

Беда в том, что любой из них съедает запасы природных ископаемых. Из-за этого все три подхода теряют смысл как с финансовой, так и с экологической стороны: природные ресурсы тают, и сегодня этот процесс набирает обороты.

Плюсы и минусы водородной энергетики

Начнём с уязвимых сторон. У отрасли две главные болевые точки. Первая: чтобы добыть водород, в ход идут другие энергоносители — нефть, газ либо электричество. Вторая: высок риск взрывов. Сюда же стоит отнести и нехватку внятной, рентабельной схемы получения водородной энергии. Учёные настойчиво ищут эффективные способы добычи, но сложности никуда не исчезают.

А теперь о сильных сторонах:

• Лёгкая доставка. Низкая вязкость позволяет водороду свободно течь по трубам. Держать его можно и в сжиженном, и в газообразном виде. Хранится он подолгу, да и вес у него небольшой.
• Высококлассное топливо. Нынешние технологии дают на выходе материал с высокой теплоотдачей. И применение ему находится вполне реальное — в промышленности и в коммунальном хозяйстве, к примеру для обогрева жилья.
• Дружелюбие к природе. Водородная энергетика не наносит урона окружающей среде и лишена токсичности, способной навредить людям и животным.

Годится водород и как горючее для двигателей внутреннего сгорания — тут он обходит и бензин, и дизель. При нагреве он не выбрасывает диоксид углерода, а потому щадит атмосферу. Сегодня немало промышленных компаний бьётся над созданием недорогих водородных топливных элементов, но всё это пока относится к завтрашнему дню.

Каковы перспективы

В целом достоинства и недостатки водородной энергетики уравновешивают друг друга, оттого и оценки специалистов заметно расходятся.

Что говорят оптимисты

Одни исследователи пророчат отрасли блестящее будущее. По их убеждению, нынешние трудности вполне реально смягчить, а то и полностью снять. Ради этого нужно справиться с двумя задачами: сконструировать передовое оборудование для добычи водорода и удешевить весь процесс, урезав расход газа. Остаётся лишь воплотить эти замыслы в жизнь.

Что говорят скептики

Существует и обратная точка зрения. Учёные-пессимисты отказывают водородной энергетике в будущем, опираясь прежде всего на опасность техногенной катастрофы колоссального размаха. Правда, их рассуждения лишены твёрдых доказательств и не выходят за рамки предположений.