الصين: تحويل الميثانول إلى الهيدروجين – مستقبل الطاقة؟ 

عندما تسمع عن "تحويل الميثانول إلى الهيدروجين"، يفكر الكثير من الناس على الفور في المنشآت المعملية والمستقبل البعيد. لكن في الواقع، تفوح في ورش العمل رائحة المحفز والبخار شديد السخونة. السؤال الرئيسي ليس "هل يعمل؟"، ولكن "أين وكيف سيعمل؟".

من النظرية إلى ورشة العمل: حيث يتعثر الناس

الفكرة بسيطة: تحلل الميثانول إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون. من الناحية النظرية، الكفاءة عالية، والميثانول سهل النقل. لكن حاول تشغيل التثبيت في مكان ما في محطة وقود بعيدة لشاحنات الهيدروجين. المشكلة الأولى هي جودة المواد الخام. الميثانول التقني ليس كاشفًا في زجاجة. الشوائب، وخاصة الكلور، تقتل المحفز في أشهر، وليس سنوات. يتعين علينا تثبيت تنظيف إضافي، والذي يلتهم الهامش الضيق بالفعل.

النقطة الثانية هي التوازن الحراري. التفاعل ماص للحرارة ويتطلب إمدادًا ثابتًا بالحرارة. في المختبر، كل شيء على ما يرام، ولكن في الظروف الصناعية، وخاصة في ظل الأحمال المتغيرة، يعد الحفاظ على الاستقرار فنًا. رأيت كيف عانى المهندسون في أحد المواقع التجارية الأولى في شاندونغ من ارتفاع درجات الحرارة لأسابيع. في المفاعل، مما تسبب في تقلب إنتاج الهيدروجين. قررنا فقط استخدام نظام تحكم مخصص، والذي تمت كتابته من الصفر تقريبًا.

والمزيد عن البنية التحتية. هناك حاجة إلى الهيدروجين النظيف، وخاصة لخلايا الوقود. ولكن بعد الإصلاح، يأتي ثاني أكسيد الكربون، ويتم حرقه ثم تنقيته. كل خطوة هي خسارة في الكفاءة والمال. غالبًا ما يكون من المربح عدم السعي للحصول على درجة نقاء فائقة تصل إلى 99.999%، ولكن تحسين العملية لتطبيق معين. على سبيل المثال، تعتبر المعايير الأقل قليلاً مقبولة بالنسبة لبعض محطات توليد الطاقة الثابتة التي تعمل بخلايا الوقود.

الحالة: مكانة غير متوقعة - أشياء بعيدة

أين هي التكنولوجياالميثانول والهيدروجينوجدت أول التربة الحقيقية؟ ليس في المدن الكبرى، ولكن في شركات التعدين النائية أو القواعد العلمية. حيث يعتبر نقل الهيدروجين المسال أمراً ذهبياً، والكهرباء من مولدات الديزل أكثر تكلفة. يمكن لوحدة من نوع الحاوية، مدعومة بخزان الميثانول، أن تعمل لعدة أشهر.

أتذكر مشروعًا لمحطة الأرصاد الجوية في تشينغهاي. وتتمثل المهمة في توفير الطاقة لمجموعة من الأجهزة ووحدة سكنية. الألواح الشمسية - غير متناسقة، الديزل - الضوضاء والانبعاثات. قمنا بتركيب وحدة إصلاح الميثانول بقدرة 50 كيلووات. وكانت القضية الرئيسية هي الخدمات اللوجستية: حيث كان يتم استيراد الميثانول مرتين في السنة، ويتم توليد الهيدروجين في الموقع لخلايا الوقود. سدد النظام تكاليفه خلال 4 سنوات فقط من خلال توفير تكلفة توصيل وقود الديزل بطائرات الهليكوبتر.

ولكن حتى هنا هناك بعض المشاكل. في فصل الشتاء، عند درجة حرارة -30 درجة مئوية، كان بدء تشغيل الوحدة يمثل مشكلة. يتكاثف الميثانول، وتحتاج خطوط الأنابيب إلى التسخين. كان علينا تطوير نظام التسخين المسبق باستخدام نفس الوقود. تافه؟ على الورق - نعم. في الميدان هناك أسابيع من التوقف وإعادة العمل.

دور الهندسة: لماذا الأجهزة؟ أكثر أهمية من الصيغة

هنا يعتمد الكثير على من يقوم بتجميع التثبيت. يمكنك شراء محفز أفضل، ولكن إذا تم تصميم المبادل الحراري دون مراعاة التغيرات الفعلية في التدفق، فلن يكون له أي فائدة. غالبًا ما تتمتع الشركات الصينية التي نشأت عن الهندسة الكيميائية بميزة هنا. إنهم يعرفون كيفية تحضير مفاعلات مقاومة للدورة.

لنأخذ، على سبيل المثال،تشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة(موقعهم على الانترنت هوyzkjhx.ru). هذا معهد تصميم أنشأته شركة كيميائية. ملفهم الشخصي لا يبيع؟ سحري؟ التكنولوجيات، ولكن الهندسة الشاملة لمصنع أو منتج معين. عندما تنظر إلى محفظتهم، لا ترى الرسوم البيانية فحسب، بل ترى أيضًا حسابات التعب المعدني، وتحليل بيئات العمل، وتوصيات لموردي ماركات معينة من المضخات. هذه هي الممارسة ذاتها التي تفتقر إليها العديد من الشركات الناشئة.

غالبًا ما يعتمد نهجهم على التكامل. ليس فقط "هذه وحدة إصلاح لك؟"، ولكن "إليك كيفية ملاءمتها لورشة العمل الخاصة بك، وكيف سيتم توصيلها بدائرة البخار الحالية، وما هي التعديلات اللازمة للمواد الخام الخاصة بك؟". وهذا يقلل من المخاطر خلال مرحلة التكليف. كان لديهم مشروع هيدروجين لإنتاج الألياف الزجاجية، حيث لم يكن المفتاح هو الحد الأقصى من النقاء، ولكن ضغط الإخراج المستقر. لقد فعلنا ذلك من خلال الخزانات العازلة المتتالية - وهو حل بسيط ولكنه فعال توصلنا إليه على الفور، بالنظر إلى تخطيط المصنع.

الاقتصاد: عندما تضيف الأرقام

يتلخص كل الحديث عن "المستقبل الأخضر" في سؤال بسيط: ما هي تكلفة كيلوغرام من الهيدروجين عند الإنتاج؟ وفي ظل وجود الميثانول الموجود اليوم، المستخرج من الفحم، أصبح الاقتصاد مهتزاً. كل شيء يتغير عندما نتحدث عن الميثانول الحيوي أو "الأخضر"؟ تصنيع الميثانول باستخدام مصادر الطاقة المتجددة. لكنها لا تزال باهظة الثمن.

في الوقت الحاضر، تعتبر السيناريوهات الأكثر أو الأقل ربحية هي السيناريوهات الهجينة. على سبيل المثال، استخدام الميثانول كمنتج ثانوي من الإنتاج الكيميائي. أو التوليد المشترك للطاقة: تُستخدم الحرارة الناتجة عن المراحل الطاردة للحرارة من العملية لتسخين المفاعل أو لتدفئة المباني. وبدون مثل هذه المحاسبة الشاملة لتدفقات الطاقة، غالبا ما ينتهي المشروع بالفشل.

رأيت حسابات لمركز لوجستي. تمت مقارنة إمدادات الهيدروجين المسال، والتحليل الكهربائي في الموقع وإصلاح الميثانول. وفي ظل تعرفة الكهرباء الحالية وأسعار الميثانول، فقد تبين أن عملية الإصلاح أرخص بنسبة 15% إلى 20% من عملية التحليل الكهربائي. لكن هذه الفجوة تختلف بشكل كبير حسب المنطقة. في المقاطعات ذات الطاقة الكهرومائية الرخيصة، أصبح التحليل الكهربائي هو الفائز بالفعل. هذا يعني أنه لا توجد إجابة عالمية - تحتاج إلى حساب كل موقع على حدة.

وما هو التالي: ليس الثورة، بل التطور

لا أتوقع ذلكالميثانول والهيدروجينسوف يحل محل جميع الطرق الأخرى. هذه ليست رصاصة فضية. هذه أداة عملية للغاية لمجالات محددة: الطاقة عن بعد، واستخدام المنتجات الثانوية، والأنظمة الهجينة مع استرداد ثاني أكسيد الكربون. لن يكون التقدم في اكتشاف محفز سحري جديد، بل في الأشياء الصغيرة: مواد أرخص وأكثر متانة للمبادلات الحرارية، وأنظمة تحكم ذكية تتكيف مع جودة المواد الخام في الوقت الفعلي.

بالمناسبة، حول إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون. غالبًا ما يتم وضع هذا جانبًا، لكن الضغط يتزايد. تقوم المشاريع الجديدة بالفعل بتثبيت وحدات الالتقاط، على الرغم من أن هذا يزيد التكلفة مرة أخرى. ولكن ربما يصبح هذا محركًا جديدًا إذا ظهر سوق لثاني أكسيد الكربون هذا، على سبيل المثال لحقنه في الخزانات أو تصنيع المواد الكيميائية.

لذا فإن المستقبل، في رأيي، لا يكمن في المصانع العملاقة، بل في الأنظمة المعيارية المتكيفة. يمكن نشر مثل هذه الأشياء بسرعة حيث أصبح اليوم من غير المربح اقتصاديًا أو تقنيًا مد خط أنابيب للهيدروجين. وهنا يمكن للهندسة الصينية، بخبرتها في التوسع السريع والاهتمام بالتكلفة، أن تلعب دورًا كبيرًا جدًا. هل سيكون هذا هو "مستقبل الطاقة"؟ بل هو جزء مهم وعملي منها.