Японски водород

Земята на изгряващото слънце сбъдва мечтата на научната фантастика

Улиците на японските градове са толкова претъпкани с автомобили, че решаването на градските екологични проблеми става първостепенно. Снимка от Ройтерс

Mirai ще бъде третият тип масово произвеждани еко превозни средства. Колата е избрана за проводник на водородна енергия като нов екологичен енергиен ресурс по някаква причина. Япония е в челните редици на света по въвеждането и развитието на масовото производство на електрически превозни средства и „хибридни“ автомобили. Предполага се, че този опит ще се използва при развитието на водородна енергия.

Пряката финансова подкрепа от правителството за енергоспестяващи мерки, например, така наречените програми Eco-point, беше и продължава да бъде чудесен стимул за закупуване на еко-автомобили в Япония. Избрани бяха специални комисионни от домакински уреди - перални, хладилници и др., Включително автомобили - най-икономични от гледна точка на потреблението на енергия.

Купувачът, закупувайки артикул, включен в програмата, получи сертификат, указващ установените точки. Тези точки бяха преобразувани в парични суми, които бяха взети предвид при закупуване на други стоки по програмата или за цели, определени от правителството, плащане на битови сметки и дори закупуване на туристически турове.

Включването на такси неочаквано се превърна във важен стимул за закупуване на еко автомобили. Мощните батерии на хибридите и електрическите превозни средства започнаха активно да се използват от гражданите за спестяване на енергия и следователно за значително намаляване на сметките за нея.

Малка конструктивна ревизия направи възможно превключването на захранването на битови уреди в домовете от градски мрежи към батерии на еко-автомобили по време на пиковите часове и, естествено, високи тарифи. Батериите се зареждаха през нощта на ниски темпове. Това позволи на гражданите значително да намалят плащанията си за сметки за ток. Нещо повече, по искане на онези, които имаха автомобили с двигатели с вътрешно горене, в продажба се появи нов домакински уред "подов акумулатор", който изпълнява същата функция като захранващите батерии на еко-автомобилите. Материалната полза е още по-голяма, когато батериите се презареждат от лични слънчеви панели.

Може да се твърди, че еко автомобилите са завладели успешно вътрешния пазар на Япония. Разглеждат се перспективите на външните пазари. Отбелязва се, че японският опит през последните години е проучен и внедрен в САЩ. Според съобщения в японски медии през 2013 г. в САЩ са продадени 97 563 електрически и хибридни автомобила. Изглежда нищожно за многомилионния американски пазар, но темповете на растеж са важни. През 2014 г. продажбите на еко-автомобили в САЩ са били с 83% по-високи от предходната година. В докладите на журналисти от Съединените щати те посочват и тримесечен ръст от 20% на продажбите на слънчеви инсталации, които често се купуват с очакването, че получената от тях излишна енергия ще бъде използвана за презареждане на енергийните батерии на еко- автомобили. Япония премина този етап.

Перспективи за Mirai и водородна енергия

Какви са перспективите за еко-автомобили с водородни горивни клетки в условията, когато електрическите превозни средства и хибридите вече са здраво закрепени на японския автомобилен пазар, който в Япония успешно се конкурира с автомобили с двигатели с вътрешно горене (ICE).

Засега плановете на ръководството на Toyota Motor Corporation са скромни. Тази година се планира производството на 700 Mirai, през 2016 г. - 2000 броя и през 2017 г. - 3000 броя. Но най-вероятно тези планове ще бъдат ревизирани към значително увеличение, тъй като броят на поръчките за Mirai само за месец след началото на приемането им надхвърли 1500 парчета. И това е само в Япония, от есента се планира да започне продажбата на Mirai в САЩ и европейските страни.

Основната пречка пред масовото производство на Mirai беше високата цена. Първоначално се смяташе, че е около 100 милиона йени. Но разработчиците на Mirai успяха да го намалят повече от 10 пъти. Въпреки това, дори при държавни субсидии, текущата продажна цена на Mirai е около 5,2 милиона йени, което е сравнима с цената на луксозните марки автомобили.

"Mirai" е само част от голяма програма

Но автомобилите с VTE се разглеждат от японското ръководство по-скоро като средство за привличане на общественото внимание към по-широка програма за въвеждане на водородна енергия. Много факти показват, че развитието на водородната енергия се приема от правителството на страната като една от обещаващите насоки за осигуряване на енергийна сигурност, като една от алтернативите на въглеводородните енергийни източници.

Японски експерти по технология за горивни клетки и водород от Новата организация за развитие на енергетиката и индустриалните технологии (Недо) смятат, че правителството трябва да насърчава производството на водород. Според тяхната прогноза пазарът му в стойностно изражение ще нарасне до 1 трилион йени до 2030 г. и до 8 трилиона йени до 2050 година. Според техните препоръки е необходимо допълнително да се засили конкурентоспособността на японските компании в областта на водородната енергия, която все още е доста висока, макар и само защото притежават по-голямата част от патентите, свързани с горивните клетки.

През 2009 г. Япония стана световен лидер в продажбата на горивни клетки за битови нужди, за осигуряване на електричество и топлина в дома. Това лидерство ще бъде засилено с разширяването на приложенията на горивни клетки към превозните средства.

През последните години японската автомобилна индустрия е изправена пред ожесточена глобална конкуренция и на нея се падат около 20% от износа; в самата Япония всеки десети японец работи в предприятия, които по някакъв начин са свързани с него. Съвсем естествено е да започнете да развивате нови области на автомобилната индустрия, по-специално еко-автомобили с VTE, на вътрешния пазар. Това развитие ще се осъществи с активната подкрепа на държавата, какъвто беше случаят с електрическите превозни средства и хибридите.

Най-важното е, че водородът не отделя CO2 по време на изгаряне и следователно се разглежда като чист енергиен ресурс, който значително ще намали емисиите на парникови газове. Дори ако енергията се изразходва за производството на водород, в повечето случаи емисиите на CO2 се намаляват, например, в ТЕЦ, когато работят на природен газ, когато се говори за други ВЕИ централи. Това също ще осигури търсенето на автомобили с VTE, предвид отношението на японците към еко колите като цяло.

Има големи надежди за водорода, но има проблеми и предизвикателства. На този етап надеждите се възлагат на разширяването на продажбите на еко-автомобили като Mirai. Нарастващото търсене на водород като гориво за тях изисква създаването на подходяща инфраструктура, практически не съществува и това ще изисква капиталови инвестиции. До края на 2015 г. правителството планира да изгради 100 пункта за зареждане на водородни горивни клетки. Средно за изграждането на една такава точка са необходими около 600 милиона йени. Това е 120 пъти повече от цената на оборудването за точки за зареждане на акумулаторни батерии на хибриди и електрически превозни средства. Дори с финансовата помощ на властите, формирането на мрежа от бензиностанции изисква големи инвестиции.

Още повече, много стотици милиарди йени ще трябва да бъдат инвестирани в изграждането на нови инсталации за втечняване на водород в цялата страна, както и в разработването на нови високоефективни инсталации за втечняване. Тук, разбира се, частният капитал ще играе основната роля.

Но това е в перспектива, макар и не толкова далечно. Междувременно в самата Япония се търсят резерви за развитие на водородна енергия. Планира се производството на водород да се развива въз основа на използването на възобновяеми енергийни източници.

От няколко години в Япония работи правителствена програма, насочена към развитие на възобновяеми енергийни източници, слънчева и вятърна. В съответствие с него регионалните енергийни компании (REC) са задължени да купуват енергия, генерирана от ВЕИ централи на фиксирани, завишени цени. REC покриват своите загуби чрез повишаване на тарифите за продажба на енергия на потребители.

Програмата предизвика бум в изграждането на слънчеви и вятърни електроцентрали. Преди бедствието в атомната електроцентрала Фукушима-1 делът на топлоцентралите в електрозахранването е бил 61,7%, атомните електроцентрали - 28,6%. Що се отнася до ВЕИ, ВЕЦ представляват 8,5%, докато други ВЕИ представляват само около 1,1%.

Сега програмата трябва да бъде ревизирана, тъй като REC се оказа неспособен да гарантира гарантираното закупуване на цялата енергия от ВЕИ. Ръководството на REC обосновава това със слабото развитие на електропреносните мрежи, които не са предназначени да осигуряват закупуването на енергия от генериращи централи с ниска мощност като ВЕИ, които в повечето случаи имат излишна енергия. На практика поради тази причина много РЕЦ отказаха да подпишат договори с ВЕИ централи.

Министерството на екологията на Япония обмисля възможността за използване на излишния капацитет на възобновяеми енергийни централи за производство на водород с последващото му доставяне до пунктовете за зареждане на превозни средства с горивни клетки и за битово потребление. Според прогнозата на министерството през 2030 г. слънчевите, вятърните и геотермалните електроцентрали ще произвеждат 295,2 милиарда кВтч енергия. За сравнение: това е около 31% от 939,7 млрд. КВтч енергия, произведени през 2013 г., при които възобновяемите енергийни източници представляват едва 2,2% от общото потребление на енергия, според вестник Mainichi, цитирайки проучване на министерството.

Проучването на министерството разглежда три сценария. Един по един, ако настоящата енергийна политика остане непроменена през 2030 г., ВЕИ ще произведе 203,2 млрд. КВтч, или 21% от общото производство на енергия в страната през 2013 г.

Въпреки това, с активното развитие на енергийните мрежи в цялата страна през 2030 г., слънчевата енергия ще може да достави 113,4 млрд. KWh, а вятърната енергия - 56,9 млрд. KWh. Като цяло, заедно с геотермалната енергия и малките водноелектрически централи, се очаква да получи 295,2 милиарда кВтч енергия от ВЕИ.

Министерството има за цел да увеличи максимално използването на зелена енергия, включително всеки наличен капацитет. Целта е да се интегрира водородът в енергийния комплекс, за да се неутрализира основният недостатък на възобновяемите енергийни източници, тяхната зависимост от метеорологичните условия и нестабилността в експлоатацията.

Например в префектура Нагасаки капацитетът на крайбрежната вятърна ферма се използва само от една трета. Министерството на екологията възнамерява експериментално да използва излишната генерирана енергия за производството на водород и да я достави за използване в горивни клетки за битови нужди от жителите на близките острови, тъй като полагането на кабелни мрежи е нерентабилно.

Бизнесът търси своите начини в развитието на зелената енергия, използваща водород. Инженерите на Toshiba са разработили завод, в който енергията, генерирана от слънчев панел, разлага водата, а освободеният водород влиза в цилиндър. При необходимост водородът може да се използва в горивните клетки. Още през текущата финансова година се планира да започне серийно производство на такива инсталации.

Не само планове, но и неща за бъдещето

Фактът, че водородът се разглежда в Япония като обещаващ енергиен ресурс, се доказва от подготовката за вноса му. Японската корпорация Kawasaki Heavy Industries, заедно със своите бизнес партньори от Австралия, провеждат експерименти за производство на водород от нискокачествени австралийски кафяви въглища. Предполага се, че водородът се транспортира по море до Япония. Корпорацията успешно разработи технологията за втечняване на водород чрез охлаждане до –253 градуса. Това ще опрости транспортирането, за което се разработва специален кораб. Проектират се плаващи инсталации за производство на водород от асоцииран газ по време на добива на нефт в морските находища.

А други корабостроителни компании търсят начини за транспортиране на водород. Има планове за превръщане на водорода в метилбензол (толуен, течност) и обратно. Надяваме се, че подобна технология ще бъде разработена за практическо използване до 2020 г. Толуолът може да се транспортира с конвенционални танкери.

Разглежда се преработката на водород в метан, който се използва като гориво за ТЕЦ. Разходите за съхранение и транспортиране на метан са ниски, тъй като съществуващите хранилища и друга инфраструктура могат да бъдат използвани.

Тези и други проекти са финансово подкрепени от правителството, което ще отпусне 2,05 милиарда йени за тези цели през следващата фискална година.