В начале 1990-х годов многие коммунальные предприятия начали использовать водород через топливные элементы (ТЭ).
В последнее время некоторые устройства накопления энергии, используемые коммунальными предприятиями, представляют собой водородные накопители.
В целом, однако, проблема, связанная с применением электричества на основе водорода, заключается в низкой конкурентоспособности затрат по сравнению с другими технологиями и видами топлива.
Исследования стоимости за мегаватт-час показывают, что водородная генерация дороже, чем стоимость всех других вариантов, включая энергию ветра, солнца и гидроэлектростанции.
Итак, почему водород привлекает?
Некоторые сторонники водорода считают, что топливные элементы на основе Н может быть полезны в транспортном секторе.
На самом деле, уже есть несколько коммерчески доступных транспортных средств на топливных элементах.
Преимущества для транспортных перевозок - нулевые вредные выбросы и быстрая заправка;
но, стоимость водородных элементов, ориентированных на транспортировку, выше, чем у электромобилей и гибридов.
Кроме того, районы, где имеется H-топливная инфраструктура для хранения и заправки малочисленны.
В 2013 году Министерство энергетики США запустило государственно-частное партнерство H2USA с целью повышения доступности инфраструктуры.
Основной проблемой для производителей автомобилей, помимо стоимости, является и ресурс водородных топливных элементов.
Специалисты автомобильной промышленности считают, что срок службы аккумуляторных батарей должен быть увеличен с нынешних 75 000 миль до 150 000 миль, чтобы соответствовать бензиновым автомобилям.
Хотя есть вопросы относительно будущего водородных элементов, технология имеет будущее, о чем свидетельствует более 15 миллионов поездок пассажиров в автобусах на топливных водородных элементах, использование коммерческих грузовиков ТЭ и даже поезд на водородном топливе по заказу Alstom в Германии в 2019 году.
Существует также мнение, что H-ТЭ должны сочетаться с технологиями возобновляемой энергии, которые становятся все более конкурентоспособными по стоимости.
Так как они производят электроэнергию без выбросов парниковых газов, то могут заменить производство ископаемого топлива в базовой нагрузке или резервном обслуживании во время перебоев в работе некоторых возобновляемых ресурсов.
Дополнительным преимуществом является то, что можно использовать недорогую возобновляемую энергию в цикле электролиза, что делает производство «зеленого» водорода более экономичным.
В настоящее время большая часть H, используемого в качестве топлива, синтезируется из метана с помощью парового риформинга, который не является «зеленым» процессом.
Противоположная точка зрения заключается в том, что транспортные средства, работающие на H-образном топливе, могут быть не жизнеспособны для широкого применения из-за неэффективности производства, транспортировки и хранения H-образного топлива, а также из-за воспламеняемости газа.
Некоторые источники предполагают, что достаточное количество возобновляемой энергии не решит эту проблему, потому что производство H из воды является энергоемким процессом, то есть требуется больше энергии для освобождения H от H2O молекул, которые генерируются, когда освобожденный H используется для производства энергии.
Тем не менее, несколько компаний, включая Siemens AG и Air Liquide, работают над системами для улучшения процесса электролиза с высокой энергоемкостью.
Кроме того, японский консорциум строит научно-исследовательскую площадку по водородной энергетике в Фукусиме для демонстрации производства и хранения «зеленого» H в сочетании с производством электроэнергии на основе H и координацией электросетей.
Другие организации работают над получением газообразного H из биошлама сточных вод, катализаторов для снижения энергии, необходимой для производства H, и новыми методами хранения H-газа, снижающими требования к площади, температуре и давлению.
Государственные учреждения, экологические организации и производители во всем мире возлагают большие надежды на «зеленую» H-ориентированную экономику.
Они утверждают, что, не ограничиваясь производственным процессом, удельное содержание энергии в H (отношение энергии к весу) выше, чем у других видов топлива.
Удельное содержание энергии водорода также выше, чем у литий-ионных (Li-ion) батарей, что указывает на то, что водородные установки, используемые для транспортировки, должны обеспечивать больший диапазон и быть более компактными, чем используемые сегодня.
Достижения в технологии топливных элементов, связанные с космической программой, сделали водородные топливные элементы вариантом для когенерации.
Вполне возможно, что дальнейшие успехи и экономические прорывы приведут мир к будущему на основе водорода.