«СПГ в настоящее время является самым надежным и приемлемым энергоресурсом, которым можно заменить нефть, уголь или ядерную энергетику во всем мире, чтобы снизить выбросы CO2 или избежать серьезных аварий на АЭС», — сказал он в интервью обозревателям сайта «Глобальная энергия».
Еще одним существенным преимуществом СПГ является экологичность. Использование этого вида сырья может привести к существенному сокращению выбросов углекислого газа. При этом в отличие от энергии, получаемой из возобновляемых источников, газовая энергетика работает стабильно и равномерно.
«Зеленые» источники энергии имеют проблемы, которые необходимо решить, например, нестабильность работы в разное время, а также их геометрически неравномерное распределение. Поэтому для их применения крайне важно развивать науку и технологии для эффективного преобразования и хранения энергии. По сравнению с аккумуляторными системами хранения «зелёный» водород является лучшей системой химического хранения, не имеющей ограничений по объему и срокам использования, однако для строительства заводов и инфраструктуры требуется время.
«Поэтому, к сожалению, до 2050 года мы, возможно, не сможем в достаточной мере перейти на возобновляемые источники энергии в каждой стране», — отметил Ватанабе.
Сжиженный природный газ может стать основным сырьем для производства так называемого «голубого» водорода, необходимого для работы топливных элементов. Ученый много лет занимался разработкой специальных топливных элементов, которые выделяют энергию путем окисления водорода. Такие топливные элементы в отличие от двигателей внутреннего сгорания или топливных электростанций более высокоэффективны и компактны. Они могут работать в самом широком температурном диапазоне. Топливные элементы уже широко применяются в автомобилях вместо привычных двигателей внутреннего сгорания и в системах когенерации (электростанций, вырабатывающих электричество и тепло одновременно). Коэффициент полезного действия и энергоэффективность таких топливных элементов в разы выше, чем у обыкновенных тепловых электростанций и двигателей внутреннего сгорания.
«Голубой» водород, получаемый из СПГ, в настоящее время используется в топливных элементах в рамках коммерческих систем когенерации и источников энергии для транспортных средств на топливных элементах, показывая энергоэффективность в 90% и 65% соответственно. Коэффициент полезного действия, основанный на СПГ, примерно в 2 раза выше, чем у обычных электростанций или двигателей внутреннего сгорания. Доказано, что коэффициенты полезного действия повышаются на 10% при использовании водорода», — сказал ученый.
«Большой объем использования голубого водорода можно считать одним из лучших источников для электроэнергии, в связке с природным газом или для твёрдооксидных топливных элементов. Для последних, однако, потребуется разработка технологии улавливания CO2», — добавил он.
По словам Ватанабе, топливные элементы играют решающую роль в качестве инструментов производства электроэнергии из водорода с наивысшей эффективностью преобразования. Например, полимерно-электролитные топливные элементы обладают возможностью быстрого запуска в рабочем состоянии при температуре от -40 до 100 ℃ с исключительно высокой удельной мощностью, в результате появляются компактные системы с коротким временем заправки и возможностью преодоления больших расстояний (500-1000 км) от одной заправки.
«Таким образом, полимерно-электролитные топливные элементы привлекли огромный коммерческий интерес. Впервые они были коммерциализированы в рамках проекта «Ene-Farm» в 1998 году для когенерации электроэнергии и тепла в жилых домах в Японии. Они также применяются в автомобилях на топливных элементах в качестве источников энергии. Их начинают использовать не только в легковых автомобилях, но и в тяжелых грузовиках, поездах, кораблях, грузоподъёмниках, а также в мобильных компактных источниках питания для инвалидных колясок, роботов, беспилотных летательных аппаратов и т.д.», — отметил Ватанабе.
«Toyota Mirai (гибридный автомобиль с двигателем на топливных элементах) был коммерциализирован после 200 тыс км испытаний, включая вождение в суровых погодных условиях, таких как на Аляске или в Долине Смерти. Я вожу первую версию Mirai в течение 5 лет без каких-либо механических проблем и могу проехать больше 500 километров с 5 кг водорода всего после 5 минут заправки», — рассказал ученый.
«На сегодняшний день наше правительство поддержало строительство 160 заправочных водородных станций и планирует построить их 320 до 2025 года и 480 – до 2030 года. Таким образом, после 2030 года люди смогут беспрепятственно ездить на водородных автомобилях по всей Японии. Аналогичная ситуация сложилась в ряде развитых стран мира. Систематическое строительство заправочных водородных станций может решить проблему боязни отсутствия топлива», — добавил Ватанабе.
