ВОДОРОДНЫЕ КОМПРЕССОРЫ И ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ – НОВОЕ СЛОВО В ДЕКАР | CARBON FREE
ВОДОРОДНЫЕ КОМПРЕССОРЫ И ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ – НОВОЕ СЛОВО В ДЕКАРБОНИЗАЦИИ НЕФТЕГАЗА
Эксперты Siemens Energy в своей новой статье объясняют, почему компрессоры для сжатия водорода и тепловые насосы (взамен традиционных газовых или масляных котлов) играют столь важную роль в декарбонизации нефтегазового сектора: компрессия - ключевой компонент в цепочке создания стоимости водорода и в различных системах и технологиях, которые потребуются для декарбонизации перерабатывающих предприятий, а также в нефтегазовой промышленности в целом.
При выборе компрессора для конкретного проекта эксперты советуют как можно раньше связаться с производителем оригинального оборудования (OEM), чтобы конструкция компрессора была оптимально реализована с учётом эксплуатационных ограничений объекта и/или процесса. Хотя это справедливо для любой прикладной задачи, в случае с водородом это действительно имеет значение в силу уникальности его характеристик и связанных с ними проблем. Всё это относится и к сжатию CO2 (хоть оно и не рассматривается в статье).
Для предприятий, занимающихся переработкой нефти и газа, сейчас особенно важно не только повышение эффективности своей деятельности, но и её декарбонизация. По оценкам Института мировых ресурсов (WRI), в США на переработку нефти приходится 13% всех промышленных выбросов парниковых газов (ПГ) и примерно 3% всех выбросов по всей стране. В последние годы практически все крупные перерабатывающие нефтегазовые компании официально пообещали достичь «чистого нуля» к 2050 году, при этом многие поставили перед собой весьма амбициозные цели по сокращению выбросов на следующее десятилетие.
Чтобы достичь установленных целевых показателей, потребуется внедрение новых технологий и подходов по электрификации и цифровизации, а также по производству и использованию водорода. Сегодня почти весь водород, используемый в процессах переработки, таких как гидрокрекинг и десульфурация, считается серым. Это означает, что он производится путём парового риформинга метана (SMR) или автотермического риформинга (ATR) природного газа или газификации угля и нефти. Поскольку эти процессы имеют высокую углеродоёмкость, значительное сокращение выбросов возможно за счёт производства «голубого» (например, за счёт добавления системы улавливания углерода) или «зелёного» (получаемого с помощью электролиза на базе возобновляемых источников энергии) водорода. Это также открывает для перерабатывающих компаний возможности по удовлетворению растущего спроса на углеродно-нейтральное электротопливо (новый класс углеродно-нейтральных капельных замещающих топлив, которые производятся путём хранения электрической энергии из возобновляемых источников в химических связях жидкого или газового топлива) со стороны секторов пассажирских и грузоперевозок.
По сравнению с другими промышленными газами, такими как природный газ или диоксид углерода (CO2), водород имеет максимальную энергетическую ёмкость на единицу массы (его плотность энергии - 33 кВт*ч / кг). Эти свойства делают его идеальным энергоносителем, но проблемой (и не только при сжатии) является его низкая плотность в атмосферных условиях (90 г/м3). В настоящее время для сжатия водорода используются два основных метода: первый заключается в принудительном вытеснении газа с помощью поршневых компрессоров, второй – с помощью центробежных турбокомпрессоров, которые при высокоскоростном вращении рабочего колеса передают кинетическую энергию молекулам газа. В контексте сжатия водорода наиболее очевидные различия между поршневыми и турбокомпрессорами связаны с низкой молекулярной массой водорода. Поршневые компрессоры могут обеспечить преимущества, когда речь идет об эффективности и утечках в определенных областях применения, но при выборе технологии необходимо учитывать несколько дополнительных факторов. К ним относятся (но не ограничиваются ими):
https://assets.siemens-energy.com/siemens/assets/api/uuid:21a55084-6278-496f-8589-6ae4481d99fd/hydrocarbon-engineering-may-2022-the-role-of-compression-in-down.pdf
Ирина Гайда, Skoltech
