Inovacija, popularizacija i primjena tehnologije proizvodnje vodikove energije -- studija slučaja tvrtke Ally Hi-Tech
Izvorna poveznica:https://mp.weixin.qq.com/s/--dP1UU_LS4zg3ELdHr-Sw
Napomena urednika: Ovaj je članak izvorno objavljen na službenom Wechat računu: China Thinktank
Dana 23. ožujka, Nacionalno povjerenstvo za razvoj i reforme i Nacionalna uprava za energetiku Kine zajednički su objavili srednjoročni i dugoročni plan za razvoj industrije vodikove energije (2021.-2035.) (u daljnjem tekstu: plan), kojim je definiran energetski atribut vodika i predloženo da je vodikova energija sastavni dio budućeg nacionalnog energetskog sustava i ključni smjer strateških novih industrija. Vozila na gorivne ćelije vodeće su područje primjene vodikove energije i proboj u industrijskom razvoju Kine.
U 2021. godini, vođena nacionalnom politikom demonstracije i primjene vozila na gorivne ćelije, pet urbanih aglomeracija Pekinga, Tianjina, Hebeija, Šangaja, Guangdonga, Hebeija i Henana su uzastopno pokrenute, započela je velika demonstracija i primjena 10 000 vozila na gorivne ćelije, te je u praksi proveden razvoj industrije vodikove energije potaknut demonstracijom i primjenom vozila na gorivne ćelije.
Istodobno, postignuti su i proboji u primjeni i istraživanju vodikove energije u područjima koja nisu u prometu, poput čelika, kemijske industrije i građevinarstva. U budućnosti će raznolika i višescenarna primjena vodikove energije donijeti veliku potražnju za vodikom. Prema predviđanjima Kineskog saveza za vodikovu energiju, do 2030. godine potražnja za vodikom u Kini dosegnut će 35 milijuna tona, a vodikova energija činit će najmanje 5% kineskog terminalnog energetskog sustava; do 2050. godine potražnja za vodikom bit će blizu 60 milijuna tona, vodikova energija činit će više od 10% kineskog terminalnog energetskog sustava, a godišnja proizvodna vrijednost industrijskog lanca dosegnut će 12 bilijuna juana.
S gledišta industrijskog razvoja, kineska industrija vodikove energije još je uvijek u ranoj fazi razvoja. U procesu primjene, demonstracije i promocije vodikove energije, nedovoljna opskrba i visoka cijena vodika za energiju oduvijek su predstavljali težak problem koji je ograničavao razvoj kineske industrije vodikove energije. Kao ključna karika opskrbe vodikom, problemi visoke tvorničke cijene i visokih troškova skladištenja i prijevoza vodika za vozila i dalje su istaknuti.
Stoga Kina hitno treba ubrzati inovacije, popularizaciju i primjenu jeftine tehnologije proizvodnje vodika, poboljšati ekonomičnost demonstracijske primjene smanjenjem troškova opskrbe vodikovom energijom, podržati demonstracijsku primjenu vozila na gorivne ćelije velikih razmjera, a zatim potaknuti razvoj cijele industrije vodikove energije.
Visoka cijena vodika istaknuti je problem u razvoju kineske industrije vodikove energije
Kina je velika zemlja koja proizvodi vodik. Proizvodnja vodika distribuirana je u petrokemijskoj, kemijskoj, koksnoj i drugim industrijama. Većina proizvedenog vodika koristi se kao međuproizvod za rafiniranje nafte, sintetički amonijak, metanol i druge kemijske proizvode. Prema statistikama Kineskog saveza za energiju vodika, trenutna proizvodnja vodika u Kini iznosi oko 33 milijuna tona, uglavnom iz ugljena, prirodnog plina i drugih fosilnih goriva te pročišćavanja industrijskih nusproizvoda plina. Među njima, proizvodnja vodika iz ugljena iznosi 21,34 milijuna tona, što čini 63,5%. Slijede industrijski nusproizvod vodika i vodik iz prirodnog plina, s proizvodnjom od 7,08 milijuna tona, odnosno 4,6 milijuna tona. Proizvodnja vodika elektrolizom vode relativno je mala, oko 500 000 tona.
Iako je industrijski proces proizvodnje vodika zreo, industrijski lanac je završen i nabava relativno jednostavna, opskrba energijom vodika i dalje se suočava s velikim izazovima. Viši troškovi sirovina i troškovi prijevoza vodika dovode do više terminalne cijene opskrbe vodikom. Kako bi se ostvarila velika popularizacija i primjena tehnologije vodikove energije, ključno je prevladati usko grlo visokih troškova nabave vodika i troškova prijevoza. Među postojećim metodama proizvodnje vodika, troškovi proizvodnje vodika iz ugljena su niski, ali je razina emisije ugljika visoka. Troškovi potrošnje energije za proizvodnju vodika elektrolizom vode u velikim industrijama su visoki.
Čak i uz nisku potrošnju električne energije, trošak proizvodnje vodika iznosi više od 20 juana/kg. Niska cijena i niska razina emisije ugljika u proizvodnji vodika iz obnovljivih izvora energije važan su smjer za dobivanje vodika u budućnosti. Trenutno je tehnologija postupno zrela, ali lokacija nabave je relativno udaljena, troškovi prijevoza vrlo visoki i ne postoji scenarij promocije i primjene. Iz perspektive sastava troškova vodika, 30 ~ 45% cijene energetske energije vodika čini trošak prijevoza i punjenja vodikom. Postojeća tehnologija prijevoza vodika temeljena na visokotlačnom plinovitom vodiku ima manji volumen prijevoza jednim vozilom, slabu ekonomsku vrijednost prijevoza na velike udaljenosti, a tehnologije skladištenja i prijevoza u čvrstom stanju i tekućeg vodika nisu zrele. Outsourcing plinovitog vodika u stanicama za punjenje vodikom i dalje je glavni način.
U trenutnoj specifikaciji upravljanja, vodik je još uvijek naveden kao upravljanje opasnim kemikalijama. Velika industrijska proizvodnja vodika mora ući u kemijski industrijski park. Velika proizvodnja vodika ne odgovara potražnji za vodikom za decentralizirana vozila, što rezultira visokim cijenama vodika. Visoko integrirana tehnologija proizvodnje vodika i punjenja gorivom hitno je potrebna kako bi se postigao proboj. Razina cijena proizvodnje vodika iz prirodnog plina je razumna, što može ostvariti veliku i stabilnu opskrbu. Stoga je u područjima s relativno obilnim prirodnim plinom integrirana stanica za proizvodnju vodika i punjenje gorivom na bazi prirodnog plina izvediva opcija opskrbe vodikom i realan put za promicanje stanica za punjenje vodikom kako bi se smanjili troškovi i riješio težak problem punjenja gorivom u nekim područjima. Trenutno u svijetu postoji oko 237 integriranih stanica za proizvodnju vodika montiranih na klizne platforme, što čini oko 1/3 ukupnog broja stranih stanica za punjenje vodikom. Među njima, Japan, Europa, Sjeverna Amerika i druge regije široko usvajaju način rada integrirane stanice za proizvodnju vodika i punjenje gorivom u stanici. Što se tiče domaće situacije, Foshan, Weifang, Datong, Zhangjiakou i druga mjesta započela su istraživanje pilot izgradnje i rada integriranih stanica za proizvodnju i punjenje vodika. Može se predvidjeti da će nakon proboja u politikama i propisima o upravljanju vodikom i proizvodnji vodika, integrirana stanica za proizvodnju i punjenje vodika biti realan izbor za komercijalni rad stanice za punjenje vodikom.
Iskustvo u inovacijama, popularizaciji i primjeni tehnologije proizvodnje vodika tvrtke Ally Hi-Tech
Kao vodeće poduzeće u području proizvodnje vodika u Kini, Ally Hi-Tech se od svog osnutka već više od 20 godina fokusira na istraživanje i razvoj novih energetskih rješenja i naprednih tehnologija proizvodnje vodika. U područjima tehnologije proizvodnje vodika iz prirodnog plina u malom opsegu, tehnologije proizvodnje vodika katalitičkom oksidacijom metanola, tehnologije proizvodnje vodika elektrolizom vode na visokim temperaturama, tehnologije proizvodnje vodika razgradnjom amonijaka, tehnologije sintetičkog amonijaka u malom opsegu, pretvarača metanola velikih monomera, integriranog sustava za proizvodnju i hidrogenaciju vodika, tehnologije usmjerenog pročišćavanja vodika u vozilima, postignuti su mnogi prodori u vrhunskim tehničkim područjima kao što je gore navedeno.
Nastaviti promicati tehnološke inovacije u proizvodnji vodika.
Ally Hi-Tech uvijek smatra proizvodnju vodika srž svog poslovanja i nastavlja provoditi tehnološke inovacije u proizvodnji vodika kao što su pretvorba metanola, reformiranje prirodnog plina i usmjereno pročišćavanje vodika PSA metodom. Među njima, jedan set opreme za proizvodnju vodika za pretvorbu metanola, koju je neovisno razvila i dizajnirala tvrtka, ima kapacitet proizvodnje vodika od 20000 Nm³/h. Maksimalni tlak doseže 3,3 MPa, dostižući međunarodnu naprednu razinu, s prednostima niske potrošnje energije, sigurnosti i pouzdanosti, jednostavnog procesa, bez nadzora i tako dalje; tvrtka je napravila proboj u tehnologiji proizvodnje vodika reformiranjem prirodnog plina (SMR metoda).
Korištena je tehnologija reformiranja izmjene topline, a proizvodni kapacitet vodika jednog seta opreme je do 30000 Nm³/h. Maksimalni tlak može doseći 3,0 MPa, investicijski trošak je znatno smanjen, a potrošnja energije prirodnog plina smanjena je za 33%; Što se tiče tehnologije usmjerenog pročišćavanja vodika adsorpcijom pod utjecajem tlaka (PSA), tvrtka je razvila niz kompletnih setova tehnologija za pročišćavanje vodika, a proizvodni kapacitet vodika jednog seta opreme je 100000 Nm³/h. Maksimalni tlak je 5,0 MPa. Ima karakteristike visokog stupnja automatizacije, jednostavnog rukovanja, dobrog okoliša i dugog vijeka trajanja. Široko se koristi u području industrijske separacije plinova.
Slika 1: Oprema za proizvodnju H2 tvrtke Ally Hi-Tech
Pažnja posvećena razvoju i promociji proizvoda serije vodikove energije.
Tijekom provođenja inovacija u tehnologiji proizvodnje vodika i razvoja proizvoda, Ally Hi-Tech posvećuje pozornost proširenju razvoja proizvoda u području nizvodnih vodikovih gorivnih ćelija, aktivno potiče istraživanje i razvoj te primjenu katalizatora, adsorbenata, regulacijskih ventila, modularne male opreme za proizvodnju vodika i dugotrajnih sustava napajanja gorivnim ćelijama te snažno promovira tehnologiju i opremu integrirane stanice za proizvodnju vodika i hidrogenaciju. Što se tiče promocije proizvoda, profesionalna kvalifikacija Ally Hi-Tech inženjerskog dizajna je sveobuhvatna. Posvećen je pružanju proizvoda i usluga za vodikovu energiju na jednom mjestu, a primjena proizvoda na tržištu se brzo promovira.
Došlo je do proboja u primjeni opreme za proizvodnju vodika.
Trenutno je Ally Hi-Tech izgradio više od 620 kompleta opreme za proizvodnju i pročišćavanje vodika. Među njima, Ally Hi-Tech je promovirao više od 300 kompleta opreme za proizvodnju vodika iz metanola, više od 100 kompleta opreme za proizvodnju vodika iz prirodnog plina i više od 130 kompleta opreme za velike PSA projekte, te je poduzeo niz projekata proizvodnje vodika nacionalne tematike.
Ally Hi-Tech surađuje s poznatim tvrtkama u zemlji i inozemstvu, kao što su Sinopec, PetroChina, Zhongtai Chemical, Plug Power Inc. America, Air Liquid France, Linde Germany, Praxair America, Iwatani Japan, BP i tako dalje. Jedan je od najkompletnijih pružatelja usluga opreme s najvećom ponudom u području male i srednje opreme za proizvodnju vodika u svijetu. Trenutno se oprema za proizvodnju vodika Ally Hi-Tech izvozi u 16 zemalja i regija poput Sjedinjenih Država, Japana, Južne Koreje, Indije, Malezije, Filipina, Pakistana, Mjanmara, Tajlanda i Južne Afrike. U 2019. godini, integrirana oprema za proizvodnju vodika iz prirodnog plina treće generacije tvrtke Ally Hi-Tech izvezena je tvrtki American Plug Power Inc., koja je dizajnirana i proizvedena u potpunosti u skladu s američkim standardima, stvarajući presedan za izvoz kineske opreme za proizvodnju vodika iz prirodnog plina u Sjedinjene Države.
Slika 2. Oprema za integriranu proizvodnju vodika i hidrogenaciju koju je Ally Hi-Tech izvezao u Sjedinjene Američke Države
Izgradnja prve serije integrirane stanice za proizvodnju vodika i hidrogenaciju.
S obzirom na praktične probleme nestabilnih izvora i visokih cijena vodika za energiju, Ally High-Tech se obvezao na promicanje primjene visoko integrirane tehnologije proizvodnje vodika te korištenje postojećeg zrelog sustava opskrbe metanolom, mreže plinovoda za prirodni plin, CNG i LNG punionica za rekonstrukciju i proširenje integrirane stanice za proizvodnju i punjenje vodika. U rujnu 2021. godine, prva domaća integrirana stanica za proizvodnju i hidrogenaciju vodika iz prirodnog plina prema glavnom ugovoru Ally Hi-Techa puštena je u rad u hidrogenacijskoj stanici Foshan Gas Nanzhuang.
Stanica je projektirana s jednim setom jedinice za proizvodnju vodika reformiranjem prirodnog plina kapaciteta 1000 kg/dan i jednim setom jedinice za proizvodnju vodika elektrolizom vode kapaciteta 100 kg/dan, s vanjskim hidrogenacijskim kapacitetom od 1000 kg/dan. To je tipična integrirana hidrogenacijska stanica tipa "proizvodnja vodika + kompresija + skladištenje + punjenje". Prednjači u primjeni ekološki prihvatljive tehnologije katalizatora sa širokim rasponom temperaturnih promjena i usmjerenog ko-pročišćavanja u industriji, što poboljšava učinkovitost proizvodnje vodika za 3% i učinkovito smanjuje potrošnju energije za proizvodnju vodika. Stanica ima visoku integraciju, malu površinu i visoko integriranu opremu za proizvodnju vodika.
Proizvodnja vodika u stanici smanjuje veze za transport vodika i troškove skladištenja i transporta vodika, što izravno smanjuje troškove potrošnje vodika. Stanica je rezervirala vanjsko sučelje koje može puniti duge prikolice s cijevima i služiti kao matična stanica za opskrbu vodikom okolnih stanica za hidrogenaciju, formirajući regionalnu integriranu stanicu za hidrogenaciju, matičnu stanicu. Osim toga, ova integrirana stanica za proizvodnju i hidrogenaciju vodika može se rekonstruirati i proširiti na temelju postojećeg sustava distribucije metanola, mreže plinovoda za prirodni plin i drugih objekata, kao i benzinskih postaja i stanica za punjenje CNG-om i LNG-om, što je lako promovirati i implementirati.
Slika 3 Integrirana stanica za proizvodnju vodika i hidrogenaciju u Nanzhuangu, Foshan, Guangdong
Aktivno vodi inovacije u industriji, promociju i primjenu te međunarodnu razmjenu i suradnju.
Kao ključno visokotehnološko poduzeće nacionalnog programa Torch, demonstracijsko poduzeće novog gospodarstva u provinciji Sečuan i specijalizirano i posebno novo poduzeće u provinciji Sečuan, Ally Hi-Tech aktivno predvodi inovacije u industriji i potiče međunarodnu razmjenu i suradnju. Od 2005. godine, Ally Hi-Tech je uzastopno pružao tehnologiju i opremu za proizvodnju vodika u glavnim nacionalnim projektima gorivnih ćelija 863 - stanici za punjenje vodika u Šangaju Anting, stanici za punjenje vodika na Olimpijskim igrama u Pekingu i stanici za punjenje vodika na Svjetskoj izložbi u Šangaju, te je osigurao sve projekte stanica za proizvodnju vodika u kineskom svemirskom centru za lansiranje s visokim standardima.
Kao član nacionalnog Odbora za standardizaciju vodikove energije, Ally Hi-Tech aktivno je sudjelovao u izgradnji sustava standarda za vodikovu energiju u zemlji i inozemstvu, vodio je izradu jednog nacionalnog standarda za vodikovu energiju te sudjelovao u formuliranju sedam nacionalnih standarda i jednog međunarodnog standarda. Istovremeno, Ally Hi-Tech aktivno je promovirao međunarodnu razmjenu i suradnju, osnovao Chengchuan Technology Co., Ltd. u Japanu, razvio novu generaciju tehnologije proizvodnje vodika, SOFC kogeneracijsku tehnologiju i srodne proizvode te surađivao s tvrtkama u Sjedinjenim Državama, Njemačkoj i Japanu u područjima nove tehnologije proizvodnje vodika elektrolizom vode i tehnologije sintetičkog amonijaka u malom obimu. S 45 patenata iz Kine, Sjedinjenih Država i Europske unije, Ally Hi-Tech je tipično tehnološki utemeljeno i izvozno orijentirano poduzeće.
Prijedlog pravila
Prema gornjoj analizi, na temelju inovacija tehnologije proizvodnje vodika, Ally Hi-Tech je ostvario napredak u razvoju opreme za proizvodnju vodika, promociji i primjeni opreme za proizvodnju vodika, izgradnji i radu integrirane stanice za proizvodnju i punjenje vodika, što je od velikog značaja za neovisne kineske tehnološke inovacije u području vodikove energije i smanjenje troškova potrošnje vodika. Kako bi se osigurala i poboljšala opskrba vodikovom energijom, ubrzala izgradnja sigurne, stabilne i učinkovite mreže za opskrbu vodikovom energijom te izgradio čist, niskougljični i jeftin diverzificirani sustav proizvodnje vodika, Kina treba ojačati inovacije u tehnologiji proizvodnje vodika i razvoj proizvoda, probiti ograničenja politika i propisa te potaknuti isprobavanje nove opreme i modela s tržišnim potencijalom. Daljnjim poboljšanjem potpornih politika i optimizacijom industrijskog okruženja, pomoći ćemo kineskoj industriji vodikove energije da se razvija s visokom kvalitetom i snažno podržati zelenu transformaciju energije.
Poboljšati sustav politika industrije vodikove energije.
Trenutno su izdane „strateške politike pozicioniranja i podrške industriji vodikove energije“, ali konkretan smjer razvoja industrije vodikove energije nije određen. Kako bi se uklonile institucionalne prepreke i uska grla politike industrijskog razvoja, Kina treba ojačati inovacije politika, formulirati savršene norme upravljanja vodikovom energijom, razjasniti procese upravljanja i institucije upravljanja pripremom, skladištenjem, transportom i punjenjem te provoditi odgovornosti odgovornog odjela za nadzor sigurnosti. Pridržavati se modela demonstracijske primjene koji potiče industrijski razvoj i sveobuhvatno promovirati raznoliki demonstracijski razvoj vodikove energije u transportu, skladištenju energije, distribuiranoj energiji i tako dalje.
Izgraditi sustav opskrbe vodikovom energijom prema lokalnim uvjetima.
Lokalne vlasti trebale bi sveobuhvatno razmotriti kapacitete opskrbe vodikovom energijom, industrijske temelje i tržišni prostor u regiji, na temelju prednosti postojećih i potencijalnih resursa, odabrati odgovarajuće metode proizvodnje vodika prema lokalnim uvjetima, provesti izgradnju kapaciteta za jamstvo opskrbe vodikovom energijom, dati prioritet korištenju industrijskog nusproizvoda vodika i usredotočiti se na razvoj proizvodnje vodika iz obnovljivih izvora energije. Poticati kvalificirane regije na suradnju putem više kanala kako bi izgradile niskougljični, siguran, stabilan i ekonomičan lokalni sustav opskrbe vodikovom energijom kako bi se zadovoljila potražnja za velikim izvorima vodika.
Povećati tehnološku inovaciju opreme za proizvodnju vodika.
Usredotočiti se na promicanje istraživanja i razvoja, proizvodnje i industrijske primjene ključne opreme za pročišćavanje vodika i proizvodnju vodika te izgraditi visokokvalitetni sustav razvoja tehnologije za proizvode opreme za vodikovu energiju oslanjajući se na povoljna poduzeća u industrijskom lancu. Podržati vodeća poduzeća u području proizvodnje vodika da preuzmu vodstvo, postaviti inovacijske platforme kao što su industrijski inovacijski centar, centar za inženjerska istraživanja, centar za tehnološke inovacije i centar za inovacije u proizvodnji, riješiti ključne probleme opreme za proizvodnju vodika, podržati "specijalizirana i posebna nova" mala i srednja poduzeća da sudjeluju u istraživanju i razvoju zajedničkih tehnologija opreme za proizvodnju vodika i njegovati niz pojedinačnih predvodničkih poduzeća s jakom neovisnom sposobnošću ključne tehnologije.
Ojačati političku podršku za integriranu proizvodnju vodika i stanice za hidrogenaciju.
U Planu se ističe da bismo, kako bismo istražili nove modele poput vodikovih stanica koje integriraju proizvodnju, skladištenje i hidrogenaciju vodika u stanici, trebali od temelja probiti politička ograničenja izgradnje integriranih stanica. Što prije uvesti nacionalni zakon o energetici kako bi se odredio energetski atribut vodika s više razine. Probiti ograničenja izgradnje integriranih stanica, promovirati integrirane stanice za proizvodnju vodika i hidrogenaciju te provesti pilot demonstraciju izgradnje i rada integriranih stanica u ekonomski razvijenim područjima s bogatim resursima prirodnog plina. Osigurati financijske subvencije za izgradnju i rad integriranih stanica koje zadovoljavaju zahtjeve cjenovne ekonomije i standarda emisije ugljika, podržati relevantna vodeća poduzeća da se prijave za nacionalna "specijalizirana i posebna nova" poduzeća te poboljšati sigurnosne tehničke specifikacije i standarde integriranih stanica za proizvodnju vodika i hidrogenaciju.
Aktivno provoditi demonstracije i promocije novih poslovnih modela.
Poticati inovacije poslovnih modela u obliku integrirane proizvodnje vodika u stanicama, sveobuhvatnih stanica za opskrbu energijom za naftu, vodik i električnu energiju te koordiniranog rada "vodika, vozila i stanica". U područjima s velikim brojem vozila na gorivne ćelije i visokim pritiskom na opskrbu vodikom, istražit ćemo integrirane stanice za proizvodnju vodika i hidrogenaciju iz prirodnog plina te poticati područja s razumnim cijenama prirodnog plina i demonstracijski rad vozila na gorivne ćelije. U područjima s obilnim resursima vjetra i hidroenergije te scenarijima primjene energije vodika, izgraditi integrirane stanice za proizvodnju vodika i hidrogenaciju s obnovljivom energijom, postupno proširiti opseg demonstracije, stvoriti ponovljivo i popularizirano iskustvo te ubrzati smanjenje ugljika i troškova energije vodika.
(Autor: istraživački tim za buduću industriju Informacijskog konzultantskog centra Yiwei Zhiyuan iz Pekinga)
Vrijeme objave: 29. rujna 2022.
