Статья опубликована в №131 (июль) 2024
Разделы: Нанотехнологии, Экология
Размещена 19.06.2024. Последняя правка: 18.06.2024.
Просмотров - 1457

Экологические аспекты водородной энергетики

Фалеева Елена Юрьевна

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Факультет «Системы обеспечения транспорта»

Новикова С.А., старший преподаватель, Иркутский государственный университет путей сообщения

УДК 662.769.21

Актуальность: в последние годы обращение к альтернативным источникам энергии, включая водородную энергию, становится все более важным в связи с растущей проблемой изменения климата и уменьшения истощаемых природных ресурсов. Изучение экологических аспектов водородной энергетики является ключевым для понимания её потенциала в смягчении климатических изменений и сохранении окружающей среды.

Целью данной статьи является рассмотрение факторов, которые напрямую влияют на экологическую обстановку через использование водородного топлива.

Научная новизна исследования заключается в следующем: выявлены экологические аспекты, на которые влияет появление и использование альтернативного топлива, а именного водородного.

Водородное топливо — это топливо без содержания углерода, сжигаемое вместе с кислородом, при условии, что оно образуется без использования углерода. Его можно применять в топливных элементах или двигателях внутреннего сгорания. Что касается водородных транспортных средств, водород уже используется в коммерческих транспортных средствах на топливных элементах, таких как легковые автомобили, и в автобусах на протяжении длительного времени. Он также применяется в качестве топлива для двигателей космических аппаратов. Самым распространенным элементом на Земле является водород (H), но при обычных условиях он не встречается ни в чистом виде, ни в газообразном состоянии (H₂). Благодаря своим свойствам, водород легко вступает в химическую реакцию с другими органическими соединениями, образуя, например, воду (H₂O) [1]. Процесс образования воды из водорода и кислорода сопровождается выделением энергии, которую можно использовать в качестве источника электричества. Для того чтобы сделать данную реакцию полезной для промышленного производства электроэнергии, необходимо производить водород из воды путем деления атомов на кислород и водород с помощью электролиза [2].

Водородное топливо обычно рассматривается как чистое топливо, потому что при его использовании в качестве источника энергии в результате выделения воды не образуются углекислый газ или другие вредные выбросы. Однако производство водорода может иметь влияние на окружающую среду.

Существует несколько способов производства водорода, некоторые из которых могут быть более экологически чистыми, чем другие. Например, производство водорода из возобновляемых источников энергии, таких как солнечная или ветровая энергия, может значительно снизить воздействие на окружающую среду. Однако большинство водорода в настоящее время производится из природного газа или других источников, что может привести к выбросам парниковых газов и другим негативным последствиям для окружающей среды [3]. При использовании водорода в качестве топлива также следует учитывать процесс хранения и транспортировки, поскольку это может потребовать специальной инфраструктуры, которая также может оказать влияние на окружающую среду. Водородное топливо может быть более экологически чистым, если производится и используется с учетом окружающей среды, но это требует комплексного подхода к всему процессу, начиная с производства и заканчивая использованием [4].

При использовании водородной энергетики следует учитывать её экологические аспекты:

1. Снижение выбросов парниковых газов: водород - чистый источник энергии без углекислого газа при сгорании, что помогает бороться с изменением климата.
2. Уменьшение загрязнения воздуха: замена традиционных источников энергии водородным топливом позволяет сократить выбросы вредных веществ в атмосферу.
3. Устойчивость ресурсов: водород можно получать из различных источников энергии, что уменьшает зависимость от нефти.
4. Вторичные эффекты: необходимо учитывать влияние процессов производства и транспортировки водорода на окружающую среду.
5. Безопасность: требуется обеспечить безопасность при хранении, транспортировке и использовании водорода, чтобы избежать утечек.

Итак, водородная энергетика обладает большим потенциалом для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, но важно учитывать все аспекты её использования для достижения максимальной пользы при минимальном ущербе для экосистемы.

Источники энергии на основе водорода имеют свои плюсы и минусы в плане воздействия на окружающую среду. Необходимо рассмотреть положительные и отрицательные стороны в водородном топливе.

Положительные стороны:

1. Отсутствие выбросов CO₂: при сжигании водорода выделяется только вода, что помогает сократить выбросы парниковых газов, особенно если водород получен из возобновляемых источников энергии.
2. Сокращение зависимости от нефти: водород может уменьшить зависимость от нефти и других ископаемых топлив, что оказывает положительное воздействие на экологию, учитывая негативные последствия добычи и использования нефти.
3. Интеграция с возобновляемыми источниками энергии: водород можно производить из солнечной и ветровой энергии, что способствует созданию более экологически чистой системы энергоснабжения.

Отрицательные стороны:

1. Процесс производства водорода: большинство водорода в настоящее время получают из природного газа, что может привести к выбросам парниковых газов и другим негативным последствиям для окружающей среды.
2. Инфраструктура хранения и транспортировки: необходимо развивать специальную инфраструктуру для хранения и перевозки водорода, что требует дополнительных ресурсов и может повлиять на окружающую среду.
3. Энергозатраты на производство: процесс производства водорода требует энергии, особенно при использовании традиционных методов, что может оказать влияние на окружающую среду, если энергия производится из ископаемых источников.

Итак, использование водородной энергетики способно сократить негативное воздействие на окружающую среду, однако требует развития экологически более чистых методов производства и использования.

Таким образом, можно сделать вывод, что экологические аспекты водородной энергетики демонстрируют потенциал для создания более чистой и устойчивой энергетической системы, но требуют дальнейших исследований и инвестиций для достижения максимальной пользы для окружающей среды.

1. Хасанова А. Р. Водородное топливо – второй шанс человечества на светлое будущее / А. Р. Хасанова, Л. З. Усманова, Р. Ф. Марданов // Современные технологии в нефтегазовом деле – 2022 : Сборник трудов международной научно-технической конференции, Октябрьский, 25 марта 2022 года. – Октябрьский: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2022. – С. 685-690.
2. Сотрута А. А. Водородное топливо как замена традиционному виду топлива / А. А. Сотрута // СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ТЕНДЕНЦИИ и ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ : сборник статей IV Международной научно-практической конференции, Петрозаводск, 07 июня 2022 года. – Петрозаводск: Международный центр научного партнерства «Новая Наука» (ИП Ивановская И.И.), 2022. – С. 67-71.
3. Доленко Г. Н. Перспективы водородной энергетики / Г. Н. Доленко // Проблемы современной науки и образования. – 2020. – № 4-1(149). – С. 21-23.
4. Анализ влияния внедрения водородной энергетики на транспорте на снижение выбросов парниковых газов / И. В. Розов, О. В. Спиренкова, С. В. Титов, А. С. Тушина // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2023. – № 2. – С. 164-169.

Рецензии:

19.06.2024, 15:26 Исматов Нормамат Бекназарович
Рецензия: В статье "Экологические аспекты водородной энергетики" автором рассматривались экологические аспекты использования водородной энергетики как эффективного решения по сокращению выбросов парниковых газов и снижению зависимости от традиционных источников энергии. Водородная энергетика является весьма актуальным и перспективным направлением в современном энергетическом секторе. Поэтому ее актуальность будет только возрастать в ближайшие годы. Статья имеет актуальность и научную новизну. Статью рекомендую к публикации.

19.06.2024, 16:55 Васильев Денис Владимирович
Рецензия: Статья посвящена актуальной теме использования водородной энергетики для снижения выбросов парниковых газов и уменьшения зависимости от традиционных источников энергии. Рассмотрены факторы определяющие изменение экологической обстановки при использовании водородного топлива. Статья обобщает известную информацию о экологической безопасности и целесообразности применения водородного топлива. На основе этого анализа выявлены экологические аспекты, на которые влияет появление и использование водорода в качестве топлива. Материал изложен грамотно. Считаю, что статья может быть опубликована.

19.06.2024, 20:30 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия:  Водород — самый распространенный элемент во Вселенной: по оценкам ученых, он составляет 90% всех атомов. Согласно отчету Международного энергетического агентства (IEA), в 2021 году в мире было произведено 90 млн т водорода. Объем выбросов углекислого газа составил 900 млн т. В настоящее время больше 95% водорода получают из ископаемых источников. При использование водорода 33,3% водорода приходится на синтез аммиака для удобрений, 20% — на метанол и сталелитейную промышленность. Водород также критически важен для отраслей экономики, как нефтепереработка, стекольная промышленность, пищепром и традиционная энергетика (для охлаждения турбин ТЭЦ и АЭС). Транспорт остается главным приложением водородной энергетики. Преимущества водородной энергетики: 1)водород можно использовать там, где он производится, или транспортировать туда, где он необходим. 2) в отличие от батарей, которые не могут удерживать большое количество электроэнергии в течение длительного периода времени, водород можно хранить в течение длительного времени, пока он не понадобится.3)Водород может быть произведен с использованием избыточной энергии из возобновляемых источников (ветряные электростанции, солнечные панели) и их энергия не тратится впустую, а вместо этого «конвертируется» в водород, который можно хранить. 4) водород содержит в 3 раза больше энергии, чем ископаемое топливо, что делает его более энергоэффективным. 5) поскольку зеленый водород можно производить везде, где есть вода и электричество для выработки большего количества тепла и электроэнергии, он легко доступен для производства. 6) Водородные топливные элементы имеют дополнительные преимущества (энергоэффективность, портативность и быстрое время дозаправки для экологически чистых транспортных средств). Проблемы водородной энергетики: 1) Водород более горюч в воздухе, чем бензин, природный газ или пропан. Это привело к обеспокоенности по поводу безопасности водорода в качестве топлива, особенно для транспортных средств, а также при транспортировке или хранении водорода. Однако при более низких концентрациях водород имеет такой же потенциал воспламенения, как и другие виды топлива. 2) Водород необходимо хранить при высоком давлении, низких температурах или с помощью химических процессов, которые его уплотняют. Это становится особенно актуально для более легких транспортных средств, которые имеют более ограниченный размер и вес для хранения топлива.3)Низкая плотность водорода также усложняет транспортировку водорода: требуется либо сжижение при -253˚C, либо сжатие в газ до давления, превышающего атмосферное в 700 раз. В результате водород в настоящее время транспортируется в грузовиках с низкотемпературными цистернами, герметичными прицепами, по железной дороге, на баржах или по специальным трубопроводам для газообразного водорода. 4) Стоимость технологии и производства топливных элементов является проблемой для использования водорода. Самая дорогая часть производства топливных элементов — это изготовление батареи топливных элементов, а использование платины в аноде и катоде в качестве катализатора расщепления водорода увеличивает стоимость. Актуальную статью "Экологические аспекты водородной энергетики" рекомендую к публикации после доработки на основании вышеуказанных аспектов водородной энергетики.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий