Возобновляемый водород на Большом острове

Разработкой и тестированием альтернативных источников возобновляемой энергии занимаются в крупнейших европейских, американских, китайских, японских и других исследовательских лабораториях, и университетах мира. Но разработки ведутся не только на большой земле, но и на острове Гавайи, который ассоциируется у многих лишь с серфингом и райским местечком для отдыха. По площади остров Гавайи, или как его еще называют «Большой остров», занимает 10430 кв. км – это больше, чем Род-Айленд и Делавэр вместе взятые, и практически столько же, что и Коннектикут. На острове располагаются два вулкана – самые высокие активные вулканы на Земле, в прохладные месяцы на которых можно увидеть снег. Плотность населения Большого острова очень мала, здесь проживает 185 000 человек.

Главная особенность острова Гавайи заключается в огромном потенциале возобновляемых энергоресурсов: биомасса, солнце, вода, геотермальные источники. Гавайи — самый нефтезависимый и единственный штат, в котором 80% электроэнергии производится из нефтепродуктов. За эти годы на материке происходил и происходит постепенный переход с нефти на природный газ, уголь и атомную энергетику. Из-за отсутствия возможности прокладки газопровода и доставки угля железной дорогой, электроэнергия на Гавайях до сих пор производится из нефти. Надо сказать, «нефтяное» электричество обходится очень дорого.

При низкой плотности населения и обилии природных ресурсов, остров Гавайи имеет все шансы производить большую часть или даже всю электроэнергию, из возобновляемых ресурсов. Неудивительно, что именно здесь расположилась лаборатория, ведущая разработки именно в этом направлении.

Знакомство с Хенком Роджерсом

Лаборатория, ведущая исследования по возобновляемой энергетике, находится на Большом острове, на ранчо Хенка Роджерса (Henk Rogers). Хенк Роджерс – поистине удивительная личность, получил известность как человек, который перенес самую популярную в мире игру, «Тетрис» (была продана в количестве более 125 миллионов), на переносные игровые устройства. Хенк также обладает эксклюзивными интеллектуальными правами на Тетрис. Преуспев в мире видео игр, Хенк Роджерс, будучи основателем фонда Голубая Планета (Blue Planet Foundation), обратил свое внимание на устойчивые источники энергии. Между прочим, Роджерс также поддерживает Исследования Космоса и Аналогового Моделирования на Гавайях (Hawaii Space Exploration Analog & Simulation) – проект по созданию естественных условий на высоте 8 200 футов над уровнем моря, на вулкане Мауна-Лоа.

Энергетическая лаборатория Хенка Роджерса

В лаборатории Хенкса, возведенной на ранчо, проводятся эксперименты с различными опытными технологиями для выработки и хранения энергии. В лаборатории проводится тестирование семи различных фотогальванических солнечных технологий, а также разных способов аккумулирования (накапливания) энергии и технологии с использованием топливных элементов.

Тестирование солнечных фотогальванических технологий на ранчо Хенка Роджерса

На крыше лаборатории располагается 360 солнечных фотогальванических панелей мощностью 85 киловатт. Этого достаточно для того, чтобы обеспечить электроэнергией 17 средних гавайских домов. Но самым интересным является тот факт, что солнечные панели здесь также используются для производства водорода, который затем поставляется на единственную водородную заправочную станцию на Большом острове.

360 солнечных панелей на крыше лаборатории Хенка

Для расщепления воды на водород и кислород затрачивается больше энергии, чем высвобождается при сгорании водорода. Однако подобная схема работы вполне оправдана в тех случаях, когда

• себестоимость электричества мала
• использование водорода жизненно необходимо.

Иногда энергоустановки производят больше энергии, чем потребляет дом или энергосистема (электросеть) могут абсорбировать. Этот «излишек» может быть направлен на электролиз воды для производства водорода. В этом случае водород работает как аккумулятор энергии, который может использоваться для производства электричества даже в условиях отсутствия солнечного света.

Водород также используется в двигателе внутреннего сгорания (где продуктом горения является обычная вода), либо более рационально в топливных элементах, которые преобразуют химическую энергию в электрическую. Топливные элементы до сих пор остаются дорогостоящими, но они могут использоваться для резервной электроэнергии, а также в транспортных средствах. Лаборатория Хенка проводит эксперименты с топливными элементами различных производителей, включая Plug Power.

Richard Ha и автор статьи возле установки по дозаправке водородом

Команда Хенка также проводит эксперименты с различными технологиями аккумуляторных батарей. В их лаборатории можно увидеть модуль ванадиевого проточного редокс-аккумулятора и литий-железо-фосфатные аккумуляторы от Sony. По словам технического директора Blue Planet Research — Винсента Пола Понтиукса, главным и самым важным условием для успешного развития будущего солнечной энергетики является разработка эффективных и экономичных способов ее аккумулирования.

Стоимость производимого водорода

При первом взгляде на небольшую экспериментальную установку для производства водорода, возникает вопрос об эффективности затрат по отношению к производственным мощностям. Поэтому следует рассмотреть такой важный аспект как стоимость и перспективы такой технологии. Для производства водорода солнечными фотогальваническими панелями на ранчо Хенка Роджерса установлен электролизер, стоимость которого составляет 125 тысяч долларов, и это кроме стоимости солнечных панелей.

Электролизер, который производит водород , используя солнечную энергию

Электролизер производит 12 килограмм водорода в день. В этих 12 килограммах водорода содержится столько же энергии, сколько примерно в 12 галлонах (примерно 45 литров) бензина. Таким образом, в течение года электролизер, стоимостью 125 тысяч долларов, может произвести водород энергетической ценностью от 10 до 15 тысяч долларов в бензиновом эквиваленте. В перспективе с расширением системы, стоимость водорода будет снижаться.

Солнечная и водородная экономика

В глобальном масштабе технологий возобновляемых альтернативных источников энергии и производства водорода, лаборатория Хенкса Роджерса – поистине уникальное место. Трудно себе представить, что где-то на острове может располагаться энерголаборатория со столь передовыми технологиями. Команда исследователей на Большом острове работает над важнейшими критическими проблемами в области альтернативной энергетики, и их успех будет означать, что в будущем человечество будет использовать исключительно чистую энергетику.
Процесс перехода на солнечную экономику неизбежен, а экспериментальные разработки команды на острове Гавайи способствуют тенденции развития этого процесса. Солнечная энергетика позволяет производить не только электричество, но и водород, который может использоваться для производства резервных источников питания, к примеру, для автомобилей. Технология, как можно убедиться из статьи, уже существует, но единственной нерешенной задачей остается снижение ее стоимости.

Хотелось бы заметить в заключение, что сотрудники лаборатории не ищут к себе пристального внимания или инвесторов. Правильнее сказать, что они увлечены этой миссией благодаря четкому представлению и видению чистой энергетики будущего Хенка Роджерса. Подобные разработки в области водородной экономики также ведутся и на материке – в Аризоне.

• Источник: http://www.energytrendsinsider.com/2014/04/23/renewable-hydrogen-on-the-big-island/
  Автор: Robert Rapier
  Дата публикации: 23 апреля 2014 г.
  Перевод: Дмитрий Сергеевич.