太陽光、リチウム電気、電気自動車に続いて、中国は4番目の新しい馬車またはグリーン水素電解設備を輸出します

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燃料電池の商用化

2022年の中国の水素自動車の販売台数は3000台余りでしたが、今年上半期には伸びています。販売台数が最も多い省は陝西省で、陝汽控股公司の今年上半期の燃料電池トラックの販売台数は400台余りで、全国1位でした。

また、水素車の車種も全方位に拡大しており、これまでは主にバスでしたが、現在は各種トラックが展開しています。また、燃料電池エンジンメーカーが非常に多く、市場シェアも着実に伸びており、昨年は億華通市のシェアが20%を超えて1位となりました。

燃料電池システムの開発は、燃料電池車から始まりました。最初は燃料電池の動力系統と制御をして、エンジンは外注して、後に自主的に燃料電池エンジンを開発します。原子炉は外国から購入し、その後、原子炉の開発を開始します。膜電極は外注で、現在膜電極は国産化しています。

現在、20年の発展を経て、水素エネルギーは全産業の発展体系を形成しました。

燃料電池システム全体のコストは急速に下がっています去年は3000元/kWまで下がりましたが、今年は2500元/kWぐらいまで下がりました。2025年には1000元/kW、2030年には500元/kWまで下がると予測されています。

効率:燃料電池の原子炉の定格効率は60%で、水素内燃机関の効率は大体40%余りで、発電机の効率を加えて普通は35% ~ 40%の間で、燃料電池の全体の効率は更に60%まで引き上げて、60%の効率も水素の消耗が大幅に下がることを意味してコストが大幅に下がることができ(ありえ)て、しかしこれはまだしばらくの道が進む必要があります。

寿命:水素燃料電池システムの寿命は、現在20000時間程度ですが、2025年に25000時間、2030年までに30000-35000時間に達すると予想されています。

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緑水素の生成

電解水から水素を作る市場は2030年までに100GWになると推定されています。中国は世界最大の水素生産・消費市場であり、中国の水を電気分解して作る水素は世界でコスト優位性があり、将来的には太陽光、リチウムイオン電池、電気自働車の3つの新エネルギー製品に次ぐ4番目の輸出品になる可能性があります。

私たちのチームも、水素のリンクの電解には、現在、3つの技術ルート:固体酸化物電解、陽子交換膜電解、アルカリ電解、これらの3つの技術の研究開発も、産業化の開発を行っているが、現在、最も潜在力、最も現実的なコスト、最長寿命、最も中国の優位性はアルカリ電解です。現在発注量(大規模)100GW以上はアルカリ電解ですが、他の技術コースは試用中ですが、まだ課題(コスト、寿命など)がたくさんあります。

現在の大規模、産業化水素制は主にアルカリ電解水水素制です。アルカリ性水素制の現在の国内のシステムと標準、現在、国内で使用されている718研究所の代表として、前世紀の50年代にソ連から導入した水素制の技術です。水素業界は以前は需要が少なかったので、1、2社しかやっていませんでしたが、今は業界が立ち上がって、急激な技術向上と変革が必要です。

業界の急速な発展と同時に多くの問題に直面して、電極の減衰、コーティング層脱落、横隔膜の摩耗、シール失効、効率の減衰が大きいだけでなく、メンテナンスが不便です。

アルカリ電解水の定格効率は高くなくて、今のところ効率は50%以上で、主に2つの問題があります:隔膜と触媒。セパレータと触媒の改良により、定格効率75%以上(低熱値)、10,000アンペアの定格電流が可能です。

貴金属は使わない、あるいは使わないほうがいいでしょう。セパレータはコア素材で、インピーダンスの大きさ、効率の高さを決定します。セパレータの開発には、2つの選択肢があります。1つは陰イオン膜、1つはイオン溶媒膜です。イオン溶媒膜は、将来の発展の方向性を期待しているので、アルカリ電解水路線は、技術開発の潜在力が大きいです。

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グリーン水素の貯蔵輸送と注入

水素の貯蔵は復数の技術ルートがあります:気体、液体とソリッドステート、最近の比較的に火のソリッドステートは水素を貯蔵して、ソリッドステートはまた多くの種類に分けて、液体水素は液体水素、メタノール、ギ酸、トルエンなどがあります。水素貯蔵の鍵となるのはコストで、ここでは平準化水素貯蔵コスト、つまり全ライフサイクルの総投入量と水素貯蔵サイクルの総量で計算しますが、固体水素貯蔵はまだ自己研究の段階なので、コストは計算できません。

高圧容器に水素を蓄えるコストが一番安いのです液体水素貯蔵で最も発展しているのは液体アンモニア水素貯蔵です。アンモニアの水素貯蔵量は大きく、1立方メートルに120キロの水素を貯蔵できますが、液化水素は50キロ貯蔵できます。液体アンモニア水素は液体水素の2倍以上です。

車の端に水素を蓄えるのは、35MPaの水素ボンベですが、これはまだ主流の技術で、中期のブレークスルーの可能性は小さいです。次のステップは水素ボンベの圧力を高めることで、現在70MPaの水素ボンベは比較的高くて、水素を貯蔵する価格は6000 ~ 7000元/キログラムです。水素ボンベのコストを下げるコア素材は高強度炭素繊維で、素材の国産化があってこそ価格を下げることができます。

水素運搬の観点から見ると、もし水素の価格が11元/kgだとしたら、トレーラーが20MPaだとしたら、100kmで10元、水素ステーションの費用は10元で、最終的には車に30元ぐらいかかります。貯蔵輸送圧力が50MPaとなると、自転車で水素を1トン近く運ぶことができ、輸送コストが大幅に下がります。長距離輸送(1000キロ)の場合は、より小さい量は、より割に適した送電、8セント/度1000キロ、超高圧送電は、大規模な場合は、将来的には、長距離の水素パイプラインの利点があります。

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水素システム統合と水素エネルギー貯蔵

水素システムインテグレーションの技術的挑戦は、産業チェーンの多段階と多元化であり、再生可能エネルギーから水素製造、転化、貯蔵、輸送、水素添加と応用まで、すべての段階が多元化です。電気自働車と働力電池と違って、水素エネルギーは統一の標準がなくて、環はまた比較的多いので、選択しなければならなくて、統一のパターンと標準の解決案がなくて、やむをえず事によって処置して、状況によって路線を決めて、場面によって製品を定義します。

水素システムの集積:現在、大手の制水素会社は往々にして50箇、100箇の電解槽(1000方)を必要としていますが、この100箇の集積は世界でもやったことがありません。この中に制御の問題、安全の問題、化学工業の問題などの一連の問題があって、これも私達の今やっている仕事で、例えば今シミュレーションのプラットフォームをやっていて、多槽の混連、実験のがあって、構造の方面があって、運行の策略のなどを制御します。

水素エネルギー貯蔵とは、余剰電力、非ピーク電力、または低品質の電力を利用して大規模に水素を製造し、電気エネルギーを水素エネルギーに変換して貯蔵した後、出力不足時に水素を利用して燃料電池やその他の方法で電気輸送網に変換し、電力調節の役割を果たします。水素エネルギー貯蔵は今後主流のエネルギー貯蔵方式になるでしょう。なぜならエネルギー貯蔵の規模や週期は圧縮空気や揚水エネルギーとは比較にならないからです。電気化学エネルギー貯蔵はなおさらです。

燃料電池で発電する分散型水素貯蔵施設のような東部での水素貯蔵施設の開発が可能です水素貯蔵エネルギーは、水素動力や水素原料、化学工業や鉄鋼などに使われる以外の最大の用途であり、将来の新しい電力システムを支える重要な支えとなっています。

水素エネルギー貯蔵は、水素エネルギーの全産業チェーンを統合して、一つのリンクも落とさないようにするのが一番難しいです。まずボトルネックは水素システムのコストと発電のコストを作ることで、発電に対して多種の選択があります:燃料電池、水素の内燃机関及び焼を混ぜるボイラー、今主張して国内の太陽光の風力発電所のそばの調峰石炭発電所は水素を混ぜる燃焼の方式で発電します。

今石炭発電所はすべて発展して柔軟に改造して、低負荷の時、石炭を燃やすのは不安定で、水素を混ぜる方式によってこの問題を解決することができます。

これは私たちが行った計算分析です風光が豊かな時に水素を作ると、図の赤いボイラーはまだ発電していません。20%の水素を混ぜると、二酸化炭素が40%減ります。

季節的なエネルギーの移動を実現することができる水素エネルギー貯蔵、将来の再生可能エネルギーの10%を解決するためには、長期エネルギー貯蔵の主体は水素エネルギー貯蔵です。10%はいくらですか。2060年までに、中国は1.5兆度の電気の長期エネルギー貯蔵が必要で、2060年の中国の全社会の電力使用量はおよそ17兆度で、割合は9%です。

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まとめ

中国の水素エネルギー技術発展の段階的な特徴は、燃料電池産業チェーンが確立され、燃料電池システムのコストが急速に下がっていることです。

燃料電池車の問題は水素貯蔵システムのコストです60kg 35MPaの水素貯蔵システムで30 ~ 40万ドルです燃料電池のコストの低下が速く、水素貯蔵システムのコストの低下がやや遅いことは、水素車の発展を制約する大きな障害です。

水素交通は、水素燃料、水素化学工業、水素冶金、水素発電、水素エネルギー貯蔵まで徐々に発展しており、水素交通は水素エネルギーの先導であり、主体ではありません。水素交通は水素産業全体の20%を占め、80%はその他の分野で活用されています。

制水素は中国の水素エネルギーの優勢になって、水素の貯蔵と輸送は依然として弱いリンクですが、多くの選択があります。実は水素を蓄えることが電池に比べて水素エネルギーの最大の利点なのです今、電池は少なくとも1000元/度を蓄えて、1kgの水素は33度の電気が必要で、これらの電気は電池で蓄えて3.3万元を要します。1kgの水素を10MPaの高圧容器に貯蔵すると、最大で100元以上かかり、1 ~ 3桁の差が生じます。水素を蓄えて高く車の端を指して、車の下で水素を蓄えて電池と比較して何桁の級を蓄えます安いです。

水素はすべてコストの問題、つまり経済性の問題です。水素のコスト問題を解決するために、例えば水素ステーションでは、将来的に水素ステーション内で水素を製造することは低コストの方策の1つです。現在、多くの水素製造は化学工業団地では行われていません。電気料金が0.15元/度の場合、緑水素は経済性がありますが、過網料(0.35元/度)を加えると経済性がありません。

水素エネルギー貯蔵は過網費を除いてあるいはネットを離れて水素を作ることによって、ネットに行って電気を取らないで、直接太陽光発電でネットを離れて水素を作ることができます。水素エネルギー貯蔵は電力網に対して調節を行うので、水素を作る時の電気料金が低くて、放電する時容量の電気料金、調峰の電気料金があって、そのため電気料金が高くて、差益を得ることができます。

自動車用水素ボンベが高いですがどうしますか?70MPaの水素ボンベは約50万円かかりますディーゼル車は50万円以下です電気トラックを交換する方法を学んで、水素ボンベを販売していない水素ボンベを交換して、寿命は1000万キロに達することができて、私達も水素ボンベを交換するモデルを模索しています。技術革新、ビジネスモデル革新を通じてグリーン水素の経済性問題を解決する必要があります。

水素エネルギーの全産業チェーンを見れば、すでに産業化の条件がほぼ整っています。水素エネルギーは戦略的価値がありますが、今ビジネスとしての価値を発揮するには、ビジネスとしての価値がないと、技術を進めるのは難しいです。ビジネスとしての価値の中心はコストパフォーマンスであり、キーはグリーン水素のコストです。余裕のあるグリーン電気資源で低コストで水素を製造することを源として推進し、多元化シーンでの応用を先導として牽引することで、グリーン水素エネルギー全産業チェーンの発展を牽引しなければなりません。

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