Мисс Водород

Они хотят внести свой вклад в энергетическую реформу, чтобы бороться с климатическим кризисом: представляем людей, которые своими идеями и активной деятельностью способствуют расширению использования возобновляемых источников энергии в Германии и по всему миру.

«Я всегда говорю: есть множество инструментов и решений, которые нужны для успешной реализации энергетической реформы. Так что путь будет разноцветным, но общая цель — зеленой», — объясняет Ульрике Бейер. Между тем инженер берет в руки металлическую биполярную пластину, которая только что прошла между двумя валиками, вращающимися в противоположных направлениях. Руководитель проекта Referenzfabrik.H2 во Фраунгоферовском институте станков и технологии штамповки (IWU) в Хемнице стоит в производственном цеху. Ее окружают трехметровые механические прессы, промышленные 3D-принтеры, валы и сверхмощные роботы. Цель Ульрики Бейер — производить водородные системы будущего углеродно-нейтральным, дешевым и надежным способом.

Энергетическая реформа идет полным ходом, и зеленый водород играет в этом процессе всё более важную роль. Этот универсальный энергоноситель считается одним из ключевых инструментов для сокращения выбросов CO2. Но откуда берется зеленый водород и как его можно использовать? У доктора технических наук Ульрике Бейер есть несколько идей на этот счет: «Водород — это, так сказать, сотоварищ возобновляемых источников энергии». Водород позволяет стабилизировать и транспортировать возобновляемую энергию. «Это как с сыром, превращаясь в который свежее молоко становится пригодным для длительного хранения». В Германии и по всему миру есть регионы, которые просто созданы для того, чтобы генерировать возобновляемую энергию: из ветра, солнца и воды. Однако зачастую эти регионы не совпадают с теми местами, где энергия необходима в больших объемах. «С помощью водорода мы доставляем энергию туда, где она нам нужна».

____________

Что такое «зеленый водород»?

• Зеленый, голубой, серый, бирюзовый: несмотря на то, что водород — это бесцветный газ, цвета в названии рассказывают о способе его получения.
• Зеленый водород производится методом электролиза воды. Для этого используется электрический ток из возобновляемых источников энергии, поэтому зеленый водород не содержит CO2.
• Электролизером называется специальное устройство, в котором химическая реакция вызывается с помощью электрического тока.
• Превращение водорода обратно в электроэнергию происходит в топливном элементе, где водород вступает в реакцию с кислородом, превращаясь в воду, в результате чего вырабатывается энергия.
• Сложенные в так называемые блоки биполярные пластины образуют центральное ядро топливного элемента и электролизера.

____________

Бейер и ее коллеги из Института Фраунгофера IWU намерены вывести изготовление водородных систем на новый уровень массового промышленного производства. Федеральное правительство Германии поддерживает данный проект в рамках Национальной водородной стратегии. Ее цель заключается в том, чтобы сделать производство и использование водородных систем неотъемлемой частью экономики Германии и тем самым ускорить процесс декарбонизации экономики и общества.

Решающим шагом при этом станет в том числе и разработка новых технологий изготовления биполярных пластин, которые являются существенным компонентом топливных элементов. В большинстве случаев они по-прежнему не выпускаются в промышленных масштабах. «На сегодняшний день топливные элементы всё еще изготавливаются в условиях мануфактурного производства, что делает их дорогими и препятствует их широкому использованию, например, в автомобилях или в зданиях, — объясняет Бейер, которая теперь стоит рядом с системой топливных элементов и показывает, где установлен блок с биполярными пластинами. — Мы уже можем записать в свой актив первые успехи в сокращении расходов». В Институте Фраунгофера IWU пластины создаются с использованием более быстрых и эффективных процессов, таких как прокатка через валики, что позволяет производить биполярные пластины выгоднее и быстрее.

Referenzfabrik.H2: конструктор для промышленного сектора

За счет появления новых систем, доступных для массового потребления, водород мог бы не только сократить выбросы CO2, но и стать стабильным и перспективным направлением бизнеса для Германии как производственной площадки и многих других стран в мире. В этом контексте и замышлялся проект Referenzfabrik.H2, для которого при участии промышленного сектора разрабатываются новые технологии, материалы и методы испытаний, позволяющие масштабировать производство и налаживать сети поставок. «На Referenzfabrik.H2 мы хотим создавать технологические модули и виртуально объединять их, чтобы задавать ориентир для массового производства водородных систем», — говорит Бейер. «Эталонная фабрика водорода» должна стать координационным и консультационным центром для предпринимателей — от крупных автопроизводителей до промышленных предприятий мелкого и среднего бизнеса. В распоряжении сотрудников и руководства — весь комплекс ноу-хау, наработанный институтами Общества Фраунгофера.

Международное сотрудничество как фактор популяризации зеленого водорода

Бейер считает, что международное сотрудничество чрезвычайно важно для развития зеленого водорода, ведь возможности производства водорода интенсивно изучаются на протяжении многих лет не только в Германии. «Чем больше мы делимся опытом и результатами, тем быстрее находим решения». Поэтому Федеральное министерство окружающей среды, охраны природы, ядерной безопасности и защиты прав потребителей Германии (BMUV) финансирует два больших проекта IWU в Намибии и Южной Африке. Такой обмен служит популяризации использования водорода и долгосрочной стабилизации системы энергоснабжения в обеих странах. «В Намибии, например, мы выставляем модели топливных элементов и электролизеры и обсуждаем с местными исследователями требования, обусловленные спецификой страны, и многочисленные возможности, которые предлагает водород», — объясняет Мэри Эстер Ашери, руководитель группы и ответственная за совместные проекты Hydrogen & Oxygen Biotop (HygO) в Намибии и Hydrogen Tryout Areal (HyTrA) в Южной Африке.

Именно многочисленные возможности и мотивируют Ульрике Бейер. «Пару лет назад Общество Фраунгофера искало „мистера или мисс Водород“ — того, кто возьмется за эту тему и будет ее продвигать. Я долго не сомневалась, — рассказывает инженер. — Сегодняшние технологические разработки зачастую настолько прогрессивны, что исследователям остается вносить лишь минимальные коррективы». Но водород подобен молодому дереву, которое только что посадили. «Еще многое можно формировать, можно налаживать процессы, искать новые пути. Это меня вдохновляет».