Топливные элементы - ситуация в мире

[laozi]

 Индустрия  ТЭ.  Итоги 2011 года обзор

     Топливные элементы - ситуация в мире    Продолжение в следующем посте.                                                                      

Евросоюз и США уже более 25 лет активно занимаются изучением и развитием технологий альтернативных способов получения энергии. Ниже можно ознакомиться с частичными выкладками аналитиков исследовавших направления и объемы деятельности передовых держав и сообществ в данной тематике.

Информация по установленным и находящимся в настоящий момент в эксплуатации установкам на базе топливных элементов с мощностью от 250 кВт до 4,8 МВт

Количество запущеных в эксплуатацию установок по годам за последние 10 лет:

Год	Запущено в работу установок	Общая мощность
2010 г.	16 шт.	6900 кВт
2009 г.	30 шт.	25650 кВт
2008 г.	21 шт.	15450 кВт
2007 г.	4 шт.	2350 кВт
2006 г.	17 шт.	5250 кВт
2005 г.	13 шт.	3450 кВт
2004 г.	49 шт.	9925 кВт
2003 г.	9 шт.	2200 кВт
2002 г.	12 шт.	902 кВт
2001 г.	4 шт.	1300 кВт
2000 г.	11 шт.	3050 кВт

Количество запущеных в эксплуатацию установок по странам за последние 10 лет:

	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010
США	9 шт.		3 шт.	5 шт.	33 шт.	11 шт.	13 шт.	3 шт.	12 шт.	9 шт.	14 шт.
Германия	1 шт.		2 шт.		4 шт.			1 шт.	2 шт.
Южная корея						1 шт.	1 шт.		5 шт.	18 шт.	1 шт.
Англия										1 шт.
Финляндия										1 шт.
Канада					1 шт.				2 шт.
Италия				1 шт.			1 шт.
Испания					2 шт.
Бразилия		3 шт.			1 шт.
Австрия				1 шт.
Япония		1 шт.	6 шт.	2 шт.	6 шт.	1 шт.	1 шт.
Швейцария	1 шт.
Африка					2 шт.					1 шт.
Турция							1 шт.
Словакия			1 шт.
Россия

Количество запущеных в эксплуатацию установок по суммарной мощности за последние 10 лет:

Итого за 2000-2010 г. в мире в эксплуатацию было запущено установок мощностью от 250 кВт до 4,8 МВт на базе топливных элементов:

Страна	Количество введенных в эксплуатацию установок	Общая мощность экслуатируемых установок
США	112 шт.	31327 кВт
Южная корея	26 шт.	33200 кВт
Япония	17 шт.	5950 кВт
Германия	10 шт.	3300 кВт
Бразилия	4 шт.	800 кВт
Канада	3 шт.	2700 кВт
Африка	3 шт.	400 кВт
Италия	2 шт.	1300 кВт
Испания	2 шт.	800 кВт
Англия	1 шт.	30 кВт
Финляндия	1 шт.	20 кВт
Австрия	1 шт.	300 кВт
Швейцария	1 шт.	250 кВт
Турция	1 шт.	500 кВт
Словакия	1 шт.	300 кВт
Россия	0 шт.	-

Анализ последней десятилетки наглядно показывает, что если в начале 2000-х годов чаще всего вводили в эксплуатацию установки мощностью от 100 до 300 кВт, то в конце основное количество запущеных установок - это установки мощностью от 2.4 до 4.8 МВт. Это явным образом указывает на то, что установки на базе топливных элементов уже рассматриваются Заказчиками не как средство обеспечения энергоресурсами небольшого локального объекта, а как удачное техническое решение вопроса энергообеспечения для крупных, широкомасштабных предприятий и сооружений взамен устаревших решений на базе газогенераторных и парогазотурбинных установок.

История развития

До первого резкого повышения цен на нефть в 1973 году эффективное энергопотребление не было повсеместно общественной проблемой. До начала 1970-х годов цены на нефть, газ и уголь были относительно дешевыми и стабильными. Тем не менее, нефтяной кризис 1970-х явно показал, что ранее считалось само собой разумеющимся – важная роль энергии в мировой экономике. Борьба за экономию энергии привела к серии новых политических курсов, законов и приказов увеличить эффективность транспортных средств, построек и приборов – особенно в США, Европе и Японии. Япония, остро осознавая свои ограниченные ресурсы, делала особый акцент на эффективности. Франция создала отдельное агентство по продвижению/поддержке эффективности энергопотребления. США ввели стандарт по эффективному использованию автомобильного топлива и начали внедрять стандарты для оборудования.

Финансирование исследований

С 1986 года ЕС профинансировал около двухсот проектов, основанных на изучении водородных технологий и топливных элементов, затратив на это более 550 000 000 EURO.

Эти проекты и проведенные исследования расшили знания в следующих областях:

• Производство водорода, в том числе и из возобновляемых источников
• Распределение водорода
• Хранение водорода
• Более долговечные, надежные и экономически эффективные топливные элементы
• Интеграция топливных элементов в стационарные энергетические объекты высокой мощности
• Развитие гибридных транспортных средств
• Определение наиболее целесообразной стратегии перехода объектов промышленности на использование "чистой энергии" от водородных технологий и получаемая от этого выгода

Эти проекты объединили различные организации, действующие в той же научной области.

Совместная работа и обмен опытом способствовали развитию дальнейших отношений между компаниями участниками и после завершения исследований что, безусловно, способствовало высокоскоростной модернизации, построения эффективных стратегий развития отраслей промышленности в целом.

Рисунок: Патенты, заявленные в 1м полугодии 2005 национальным патентным бюро первой публикации. Данные из Химической реферативной службы и базы данных.
................................

As depicted below, Fuel Cell patents since 2002 are dominated by Japan, Germany and the states of Michigan, Connecticut, New York, California and Texas. The U.S. leads the world with 52 percent of U.S. patents in fuel cells followed by Japan with 29 percent and Germany with 8 percent.

As depicted below, the number of patents granted to U.S. entities is trending downwardly since 2004 with the number granted to Japanese entities is on an upward trend.

...
 
 

 

  Работу по исследованию вероятного спроса на  установки ТЭ энергетики провела Ассоциация штата Коннектикут по водороду и ТЭ. Её лого чуть выше.

США + Япония

Соединенные Штаты Америки и Япония сегодня в два раза энергоэффективней, нежели они были в 1970 г, если измерять использование энергии на единицу валового внутреннего продукта. Пока что по статистике можно увидеть, что тенденция, навстречу большей эффективности стимулированная в 1970-е понижалась в 1990-е, в эру относительно низких цен на энергию. Соединенные штаты используют сегодня на 1/3 энергии больше по сравнению с нефтяным кризисом 1973 г., но экономия в реальных условиях больше в 2,5 раза. Таким образом, количество энергии, необходимое для производства доллара ВВП снизилось почти на половину. Если энергоэффективность США была бы такой же, как в 1972 году, она использовала бы в два раза больше энергии, чем используется сейчас, и в количестве грубо равным энергопотреблению Европы, Китая, Индии и Японии вместе взятых. Похожее снижение в энергоэффективности случилось в других частях мира.

Канада

В 1982 году Канадский Национальный совет по научным исследованиям запустил программу "NRC Fuel Cell" от имени Ассоциации по защите Природных ресурсов Канады (NRCan). По данной программе был куплен и установлен фосфорно-кислотный топливный элемент мощностью 40 кВт, который работал в период с 1982 до 1995. Вторым проектом стала разработка мембранного топливного элемента с полимерным электролитом.

Министерство Национальной Обороны в Канаде поддерживало разработки в области топливного элемента. В 1980-ых годах Министерство Национальной Обороны занималось топливным элементом в своем научно-исследовательским центром в Оттаве, а университет Торонто вел разработку щелочного топливного элемента для применения в транспорте. В период с 1994 по 1998, Канадское командование ВМС инвестировало 4 800 000,00 Cdn$ в производство топливного элемента мощностью 50 кВт, а позже еще 75 000 000,00 Cdn$ для производства системы мощностью 250 кВт для ее установки на подводной лодке. Канадская армия также интересуется силовыми установками, которые используются в в военных машинах GM. Канада оценивает возможность установить топливный элемент на своих бронированных машинах LAV-3.

За прошлые два десятилетия частная промышленность стала сильнее привлекаться к данной работе и при постоянной поддержке правительства, сделала Канаду мировым лидером в области разработки и реализации топливных элементов и сопутствующих продуктов.

Первым в мире демонстрационным транспортным средством, работающим исключительно за счет топливного элемента, был 10-метровый междугородный автобус, разработанный в 1993.

Канада давно начала демонстрировать водородные и топливные элементы. В 1993 был показан первый в мире автобус на базе топливного элемента, а в 1996 был представлен автобус второго поколения. После успеха первых автобусов на топливном элементе в 1997 началась демонстрация автобусного парка, который объединял многочисленные технологии водородного топливного элемента и доказывал, что топливные элементы и вспомогательные компоненты могут функционировать как система. Основные моменты включают:

• Первый в мире автобус на топливном элементе: 1993 г, 20-ти местный, двигатель на топливном элементе мощностью 120 кВт с запасом на 160 км
• Автобус второго поколения в 1996, первый в мире 40-футовый автобус на топливном элементе, двигатель на топливном элементе мощностью 205 кВт, с запасом на 400 км
• Демонстрация в Чикаго/Ванкувере: первая демонстрационная программа парка автобусов: двигатель на топливном элементе мощностью 205 кВт с динамическим торможением

В 1998 сразу несколько компаний объединились для создания полноразмерного 12-метрового электрического автобуса, работающего на водородном топливном элементе.

В период с 1999 по 2001 г, международные операторы имели в распоряжении шесть таких автобусов в Ванкувере, Британской Колумбии, и в Чикаго, Иллинойс. Эти шесть автобусов с топливом в сжатых водородных баллонах (с запасом около 400 км между станциями дозаправок), проехали более 118 000 км и перевезли более 200 000 пассажиров за время своего успешного испытания. Информация и опыт, полученные во время данного проекта, помогли в разработке двигателя следующего поколения, вес которого на 50 % был меньше предыдущего.

Канадская инициатива транспортного союза топливного элемента ("Canadian Transportation Fuel Cell Alliance initiative") основное внимание уделяет демонстрации различных комбинаций топлива и систем заправки для маломощных, средних и мощных транспортных средств. Кроме того, проект демонстрации транспортных средств на топливных элементах представил третье поколение топливного элемента, предназначенных для маломощных транспортных средств. Пять транспортных средств начали ездить в Ванкувере в начале 2004 года. Проект находился под руководством ассоциации топливных элементов Канады (Fuel Cells Canada) и финансировался Ассоциацией природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada), правительством Британской Колумбии и Национальным научно-исследовательским советом. Результаты демонстрационного проекта были использованы для дальнейшего технологического развития. Проект длился три года с бюджетом порядка 5 800 000,00 $.

США и Канада хорошо продвинулись в подготовке дорожных карт для введения водородных и топливных элементов. Канадская программа водородного транспорта и инфраструктуры включает станции дозаправки (различные местоположения и различные компании), и работу над крупномасштабным устройством для электролиза воды, водородными компрессорами до 700 бар, установками для подачи водорода, средствами управления, а также нормами и стандартами.

В настоящее время правительственная инициатива ecoENERGY Technology Initiative Канады инвестирует 8 800 000,00 $ в следующие 10 проектов, которые буду осуществляться совместно с рабочими группами специалистов компаний участников проектов:

• Водородное шоссе (Hydrogen Highway)*, Британская Колумбия
• Ванкуверская программа транспорта на топливных элементах (Vancouver Fuel Cell Vehicle Program)*, Британская Колумбия
• Тихоокеанская станция заправки водородным топливом (Pacific Spirit Hydrogen Fuelling Station), Британская Колумбия
• Проект аэропортов, Британская Колумбия и Квебек
• Станция заправки водородным топливом в Виктории (Victoria Hydrogen Fuelling Station), Британская Колумбия
• Комплексный проект утилизации отработанного водорода (Integrated Waste Hydrogen Utilization Project), Британская Колумбия
• Водородное шоссе Саскачевана (Saskatchewan Hydrogen Highway), Саскачеван
• Водородная деревня (Hydrogen Village)*, Онтарио
• Станция заправки водородным топливом в Оттаве (Ottawa Hydrogen Fuelling Station), Онтарио
• Водородное шоссе о. Принца Эдуарда (PEI Hydrogen Highway), остров принца Эдуарда

* Данные проекты находятся под руководством Канадская Ассоциации Водорода и Топливного элемента.

Научные исследования

Длительные НИОКР важны в связи с развитием и коммерциализаций продуктов и систем топливных и водородных элементов. В 2001 расходы на НИОКР были значительно выше, чем доходы, достигавшие 179 миллионов $, и составляли почти 100 000 $ на сотрудника. Ключевые источники капитальной научно-исследовательской деятельности поступили от партнеров альянса развития. Этот сектор - существенный игрок в сфере инноваций Канады. В 2001 расходы на НИОКР в секторе топливных и водородных элементов были схожи с расходами на канадскую автомобильную промышленность, несмотря на 92 000 000 000,00 $ продаж и 132 000 служащих автомобильной промышленности. Западная Канада обеспечила 87% расходов на НИОКР в 2001.

Традиционно большая часть НИОКР выполняется на корпоративном уровне, часто с поддержкой со стороны федеральных или местных властей. Продолжающаяся институциональная научно-исследовательская деятельность выполняется в CANMET (Природные ресурсы Канады), Канадский водородный институт в Trois-Riviиres и недавно в Институте инновации топливных элементов Научно-исследовательского совета в Ванкувере. За эти годы небольшое количество канадских университетов реализовало научно-исследовательские проекты на тему, связанную с топливными и водородными элементами. Эта деятельность, как ожидается, увеличится за последующие несколько лет.

Местные власти в Канаде, в частности федеральное правительство, осуществили значительные инвестиции в промышленность топливных элементов – около 150 000 000,00 $ за последние 20 лет. Однако уровень поддержки за последние годы отставал от потребностей промышленности и инвестиций, осуществляемых другими странами. Например, Япония реализовала 28-летнюю программу Мировая энергосистема (WE-NET), которая инвестирует 3 100 000 000,00 $ НИОКР в топливные элементы и водородную экономику, а также в субсидии, налоговые льготы и другие программы финансирования.

США делает существенные инвестиции на федеральном уровне (если включить все соответствующие проекты, такие как топливные элементы, для производства энергии и транспорта, то по приблизительным расчетам вклад в исследование и разработку водородных и топливных элементов может достигнуть 188 миллионов долларов в 2000 году) и на государственном уровне посредством субсидий покупателей и компаниям, торгующим топливными элементами в виде грантов на местоположение. Государственные и местные правительства, например, выдали компании Siemens Westinghouse 7 200 000,00 $ на строительство своего постоянного завода по производству топливных элементов в Питтсбурге.

Другие юрисдикции бросают вызов лидирующему положению Канады в разработке и коммерциализации топливных элементов. Осознавая существенные выгоды, получаемые от успеха, правительство и заинтересованные лица в промышленности в других странах разработали политику и программы, которые активно поддерживают разработку топливных элементов и доступ к рынку для их собственных компаний и учреждений.

Comments

[(Anonymous)]

Первенец водородной энергетики в России?
http://www.dantherm-power.com/Home.aspx?M=News&PID=185458&NewsID=431

[konfuzij.livejournal.com]

Не. Это №4.
Вероятно первый сданный в эксплуатацию.))