Биометан и Биоводород ... Часть 5 | Accord Биоводород

Биометан и Биоводород - два пасынка украинской возобновляемой энкергетики

Часть 5

Экономическая целесообразность производства биоводорода в Украине

В том, что водород является одним из наиболее перспективных и многообещающих видов топлива будущего, не сомневается сегодня почти никто. По причинам, о которых мы говорили в предыдущих частях данной публикации. Основной при этом вопрос - источник ( "чистота" ) происхождения. Подавляющая часть водорода сегодня производится из ископаемых видов топлива и сопровождается выбросами парниковых газов. Можно ли такой водород называть чистым, устойчивым, возобновляемым? Конечно, нет. Поэтому во всех передовых стран мира сегодня ведутся работы по созданию и совершенствованию технологий получения "зелёного" водорода из возобновляемых источников, таких как вода и биомасса. Производство водорода из воды при помощи электролиза сегодня достаточно хорошо изучено и освоено, однако величина затрачиваемой при этом энергии в полтора раза превышает то, которое можно получить при его сжигании. При получении водорода из воды вновь встаёт вопрос источника затрачиваемой при этом энергии. Можно использовать энергию ветра или солнца, однако себестоимость 1 кг водорода получается весьма дорогой ( $7- $11 в первом случае и $10 - $30 во втором). Себестоимость водорода, получаемого разными методами из биомассы, оценивается на уровне $5 - $7 за килограмм и полностью согласуется с ранее приведенной во 2 части данной публикации оценкой - 500 евро за 1000 кубических метров.

Именно получение водорода из биомассы при помощи микроорганизмов - "биоводорода" - больше всего привлекает внимание учёных из разных стран мира, поскольку такой водород не только является абсолютно "чистым' по своему происхождению, но и не требует внешних затрат энергии и может быть относительно недорогим.

Как рассказывалось в нескольких моих более ранних, публикациях, группа украинских учёных из Института Микробиологии и Вирусологии под руководством профессора Александра Таширева убедительно доказала и разработала технологию получения водорода из различных пищевых отходов методом анаэробного сбраживания при помощи некоторых микроорганизмов. Получаемый при этом биогаз содержал, в среднем, 30-40% водорода. Из которого, при желании, можно выделить высокой чистоты (более 99,99%) биоводород.

Давайте вместе оценим потенциальную экономическую целесообразность производства из органических отходов как исходного биогаза с высоким содержанием водорода, так и самого биоводорода.

Удельная теплотворность водорода - 119,83 МДж/кг, что намного выше, чем для других газообразных видов топлива ( метан: 50, природный газ: 41-49, пропан: 46,3 ).

Примечание: в большинстве табличных данных по удельной теплотворности газов, имеющихся в интернете, вместо килограмма неправильно используется кубический метр, что приводит к ошибкам в различных расчётах.

1. Производство биогаза из органических отходов методом "тёмного сбраживания"

В 1 кубическом метре водорода при нормальных давлении и температуре содержится 90 грамм водорода. Таким образом, при сжигании кубического метра водорода теоретически выделяется только 10,78 МДж ( при сжигании кубического метра метана - 35 МДж).

Итак, имеем биогаз со средним содержанием водорода 30%, остальное - двуокись углерода. Такой биогаз, по аналогии с традиционным, содержащим 55 - 75% метана, можно попробовать сжечь в специальном газопоршневом когенераторе, который сегодня производит австрийская компания Jenbacher. При этом, по расчётам её специалистов, из 1 кубического метра такого биогаза можно получить около 1 квт-часа электрической энергии. То есть, примерно в 2,5 раз меньше, чем при аналогичном сжигании биогаза, получаемого при традиционном метановом брожении.

Однозначный вывод : производить биогаз из биомассы методом "тёмного" сбраживания для традиционной выработки из него электрической энергии, с последующей продажей её государству по существующему зелёному тарифу, не только экономически нецелесообразно, но и бессмысленно.

А что, если мы подвергнем такой биогаз доочистке при помощи существующих доступных технологий и оборудования и получим биоводород?

Сжигать его для прямого получения электрической энергии, как и исходный биогаз, так же бессмысленно, поскольку объём вырабатываемой при этом электрической энергии останется неизменным.

Замещать им в разы более дешёвый природный газ - очевидно, бессмысленно.

2. Производство биоводорода для реализации в качестве технического газа

Рассмотрим использование газообразного биоводорода для реализации его в качестве технологического газа. Подобный газ, полученный традиционными технологиями из ископаемых видов топлива, производят в Украине несколько предприятий: ООО "ДиПи Эйр Газ", ООО 'Криотехгаз УПК", Полтавский газовый завод и др.

Пример: отпускная цена ООО "Криотехгаз" - за 40 л баллон водорода марки Б (99,95%) -.600 грн. Оптовые цены (зависят от объёма закупки) могут доходить до 300 грн. Условия поставки оговариваются отдельно. В баллон вмещается 6 кубических метров водорода. Минимальная стоимость 1 куб. м - 50 грн. Стоимость 1 тысячах кубических метров - 50000 грн ~ 1800 евро. Ориентировочная себестоимость производства биоводорода методом "тёмной" анаэробной ферментации - 500 евро за 1 тысячу кубических метров.

Однозначный вывод: производить биоводород для реализации промышленным предприятиям в Украине - безусловно экономически целесообразно.

3. Производство биоводорода для использования в качестве транспортного топлива на водородном транспорте

Сегодня в Украине об использовании водородного транспорта только мечтают. Отсутствует необходимая для этого инфраструктура (заправочные станции, хранилища, трубопроводы), технические регламенты, законодательство и, как следствие, и сами водородные транспортные средства.

И всё же представим, что всё это в наличии. И посмотрим, выгодно ли было бы в этом случае производить биоводород в качестве транспортного топлива.

Средняя стоимость транспортного водорода на дорогах США, Европы и Азии составляет сегодня, в среднем, $11 за килограмм. 
Именно столько ( 11 кубических метров ) занимает при нормальных условиях 1 кг водорода. Таким образом, один кубический метр зарубежного водорода стоит сегодня примерно $1, а тысяча кубических метров - $1000. При примерной нашей себестоимости 500 евро за 1000 кубических метров

Вывод об экономической целесообразности производства неоднозначен, с учётом необходимых оптовых скидок, транспортных расходов и необходимой высокой степенью очистки биоводорода для использования в топливных элементах. А также возможных будущих мер стимулирования со стороны государства и налогов на выбросы парниковых газов.