Роль Норвегии как пионера в области водородных технологий началась более века назад с водопада. В крутой горной долине Рьюкана инженер и бизнесмен осознали потенциал гидроэлектростанции Веморк как способ обеспечить производство продуктов питания для постоянно растущего населения.
Кристиан Биркеланд и Сэм Эйде хотели построить завод по производству норвежских удобрений под торговой маркой Norsk Hydro. Рядом с электростанцией построен футуристический с точки зрения архитектуры водородный завод. После завершения строительства в 1929 году он стал туристической достопримечательностью между крутыми горами Рьюкана.С тех пор большинство норвежских исследований водорода проводилось в различных лабораториях Глосхаугена в Тронхейме.
В 1951 году Норвежский университет науки и технологий (NTNU), тогда известный как Норвежский технологический институт (NTH), основал свой собственный институт электрохимической инженерии. Это исследовательское сообщество сыграло ключевую роль в том, что стало крупной норвежской электрохимической промышленностью. Сегодня в SINTEF за закрытыми дверями разрабатываются сверхсекретные технологии, финансируемые рядом норвежских и международных промышленных компаний, включая поставщиков электролизной технологии для производства водорода.
Недавно NTNU и SINTEF выиграли контракт с производителем электромобилей на топливных элементах, которые работают на водороде и выделяют только водяной пар.Исследования топливных элементов с 1980-х годов
NTNU и SINTEF работают над разработкой технологии топливных элементов с 1980-х годов. В последние годы исследования и разработки в SINTEF способствовали некоторым крупным открытиям. «Топливные элементы уже стали конкурентоспособными на некоторых нишевых рынках», — говорит Штеффен Моллер-Холст, вице-президент по маркетингу SINTEF.
«В Японии 150 000 топливных элементов были установлены в домах для выработки электроэнергии и тепла», — говорит Моллер-Холст. «В США более 10 000 вилочных погрузчиков, работающих на водороде, работают на складах и в распределительных центрах».Он и его коллеги-исследователи сейчас активно работают над внедрением водородной технологии в Норвегии, уделяя особое внимание транспортному сектору. Портфель проектов SINTEF в настоящее время включает вилочные погрузчики, большегрузные автомобили и паромы.
«В Германии первый поезд на топливных элементах уже проходит испытания, а Норвегия — одна из многих европейских стран, которые в настоящее время рассматривают возможность поездов на водороде, основываясь на выводах исследования, проведенного SINTEF для Норвежской железнодорожной администрации», — говорит Моллер. -Холст.Новаторские азиатские страны взяли на себя ведущую роль в коммерциализации топливных элементов для легковых автомобилей. Корейские и японские производители автомобилей в настоящее время являются мировыми лидерами в технологическом переходе, вызванном проблемами глобального потепления.Моллер-Холст вернулся менее двух месяцев назад из трехнедельного пребывания в Японии, где он провел встречи с ведущими промышленными компаниями, которые стремятся использовать знания, полученные SINTEF и NTNU за последние тридцать лет.
«С 2010 года SINTEF участвует в 20 проектах, связанных с водородом, финансируемых ЕС, около половины из которых все еще выполняются. Это делает SINTEF важным игроком в европейском контексте», — говорит Моллер-Холст.
Крупные инвестиции Японии в водород — хорошая новость для исследователей SINTEF, которые уже тесно связаны с некоторыми ключевыми игроками в стране.Но почему Япония так много инвестирует в водород?
Обоснование этого состоит в том, что более 90 процентов потребности страны в энергии в настоящее время покрывается за счет импортируемых ископаемых источников энергии. Следовательно, японцев интересует водород не только в качестве топлива для транспорта, но и для стационарной выработки электроэнергии.
В целях сокращения выбросов парниковых газов Япония уже заключила соглашение с Австралией об импорте водорода с 2020 года.«SINTEF принимает участие как в научном, так и в политическом плане, продвигая Норвегию как поставщика водорода в Японию на основе наших обширных энергетических ресурсов», — говорит Моллер-Холст.Крупнейший в Норвегии оптовый торговец продуктами питания, ASKO, отправит свои первые грузовики с водородным двигателем в 2018 году.
Изображение предоставлено ASKO. Фактически, транспорт — не единственный сектор, в котором водород будет играть ключевую роль. По всему миру страны развертывают все большее количество ветряных электростанций и фотоэлектрических электростанций.
Однако не всегда возможно использовать всю энергию ветра, которая вырабатывается в ветреную погоду или от солнца в солнечный день. Этот излишек электроэнергии необходимо хранить, что делает производство водорода привлекательной альтернативой.«Немецкий промышленный гигант Siemens пришел к выводу, что водород является лучшим вариантом хранения для энергоемкости более 10 ГВтч. Более 30% выработки электроэнергии в Германии покрывается за счет ветряных и солнечных источников, а также пилотные испытания водорода в качестве хранилища. среда уже идет полным ходом ", — говорит Моллер-Холст.
Батареи слишком большие, тяжелые и дорогиеМоллер-Холст убежден, что для достижения наших целей по выбросам мы должны рассмотреть множество приложений, включая грузовые перевозки автомобильным, железнодорожным и морским транспортом. Никакая другая технология не может конкурировать с водородом, когда речь идет о дальних перевозках без выбросов.
Вот почему ASKO, крупнейший в Норвегии оптовый торговец продуктами питания, стремится выпустить на дороги свои первые грузовики с водородным двигателем в 2018 году. Таким образом, он, вероятно, станет первым перевозчиком в Европе с небольшим парком большегрузных автомобилей на водороде. SINTEF помог начать работу и тесно сотрудничал с ней. Руководителем проекта является Андерс Одегард, который работает в Департаменте устойчивых энергетических технологий SINTEF.
«Использование аккумуляторов для питания тяжелых грузовиков было бы очень дорогостоящим», — говорит Одегард. «Они также будут настолько большими и тяжелыми, что грузоподъемность грузовиков значительно снизится. Мы должны подчиняться законам физики и соблюдать ограничения, связанные с материалами».Нет сомнений в том, что электрические приводные механизмы в будущем заменят традиционные механические двигатели, работающие на ископаемом топливе, и что батареи станут очень важными во всех транспортных сегментах. Однако водород становится все более подходящим вариантом, если транспортные средства тяжелее и им нужно преодолевать большие расстояния.
Это подводит нас к железнодорожному сектору, для которого политики предвидят увеличение доли грузовых перевозок в качестве средства сокращения выбросов.На север — с водородомВ течение многих лет политики предлагали сделать самую длинную железнодорожную ветку Норвегии (Нордландсбанен) без выбросов — традиционным способом. Другими словами, политики считают, что сегодняшнюю дизельную эксплуатацию следует заменить электрификацией с использованием пилонов и воздушных линий.
Весной 2015 года Моллер-Холст и его коллеги из SINTEF завершили исследование для Норвежской национальной железнодорожной администрации (JBV), продемонстрировав, что можно эксплуатировать несколько железнодорожных линий Норвегии, в том числе Нордландсбанен, без выбросов.Фактически, в отчете сделан вывод о том, что на линии от Стейнхьера до Бодо (вдоль Нордландсбанена) можно ежегодно экономить от 36 до 45 миллиардов евро, если вместо традиционной электрификации будут использоваться поезда, работающие на батареях или водороде.«В отчете был достигнут консенсус, основанный на заявлениях отдельных экспертов, полученных в ходе проекта, в том числе от собственных специалистов JBV и междисциплинарной команды SINTEF», — говорит Моллер-Холст, руководивший исследованием.
«До 2020 года биодизель должен заменить ископаемое дизельное топливо в качестве временного решения. Тогда, в начале 2020-х годов, инвестиции в поезда с батарейным питанием будут наиболее привлекательным вариантом», — сказал он. «С середины 2020-х годов водород является решением, которое наилучшим образом удовлетворяет различным требованиям, предъявляемым к грузовым поездам на будущей железнодорожной сети».
Четыре региона Германии в настоящее время лидируют на международном уровне. Введено в эксплуатацию 100 пассажирских поездов на водороде. Первый уже проходит испытания, и ожидается, что технология будет готова для грузовых поездов до 2025 года. Моллер-Холст утверждает, что Норвегия должна последовать примеру немцев в использовании водорода, и предлагает начать с Раумабанена, когда речь идет о пассажирских поездах, и с Нордландсбанена для грузовых поездов. .Ситуация "ветер-ветер"
Через фьорд от города Тронхейм тянется горная цепь, которую местные жители называют «Фозенскими Альпами». Здесь Statkraft и TronderEnergi построят самую большую ветряную электростанцию ??в Европе. На Фозене круглый год дует сильный ветер, что дает огромный потенциал.
Ожидается, что годовая выработка одной только этой ветряной электростанции достигнет 3,5 ТВт-ч (тераватт-часов) возобновляемой энергии, и этого будет достаточно для снабжения электроэнергией всего населения Тронхейма, составляющего 170 000 человек.«В настоящее время и NTNU, и SINTEF оказывают поддержку TronderEnergi в принятии решений в рамках оценки компании возможности производства водорода из избыточной энергии ветра», — говорит Моллер-Холст.Многие другие заинтересованные стороны по всей Норвегии также проводят аналогичные оценки в отношении производства водорода. Это включает в себя Гломфьорд на гидроэлектростанции, которая была «близнецом» к гидроэлектростанции в Рьюкане — колыбели промышленного бума, возникшего около века назад, когда Norsk Hydro начала производить водород для удобрений.
SINTEF недавно определил целых 10 заинтересованных сторон, которые намереваются начать производство водорода в Норвегии. SINTEF помогает нескольким в оценке возможных инвестиций. Интерес к водороду действительно растет.Однако у исследователей энергетики в SINTEF есть планы, которые даже более захватывающие, чем производство водорода из избыточных возобновляемых источников энергии.
Томми Моккельбост — старший научный сотрудник офиса SINTEF на Свальбарде.«На Свальбарде влияние изменения климата намного сильнее, чем в других регионах планеты», — говорит он. «Лед вокруг архипелага быстро тает, и ледники отступают с рекордной скоростью.
Это создает проблемы для белых медведей в их охотничьих угодьях. Кроме того, электричество и тепло в Лонгйир поставляет единственная в Норвегии угольная электростанция. было бы более естественно, чем превратить Лонгйир в первое в мире сообщество, свободное от выбросов? "По его словам, необходимо изучить несколько вариантов, из которых водородная технология представляет собой захватывающую альтернативу.
Он предполагает, что водород можно будет производить на ветряных электростанциях, расположенных в самом северном графстве Норвегии, Финнмарке, где ветер никогда не утихает, но где сегодняшняя мощность энергосистемы очень ограничена. Затем водород можно будет транспортировать на Шпицберген в жидкой форме с помощью водородных танкеров.