중국: 메탄올에서 수소로 - 에너지의 미래? 

"메탄올을 수소로"라는 말을 들으면 많은 사람들은 즉시 실험실 설치와 먼 미래를 떠올립니다. 그러나 실제로 작업장에서는 이미 촉매제 냄새와 과열 증기 냄새가 나고 있습니다. 주요 질문은 "작동합니까?"가 아니라 "어디에서 어떻게 작동합니까?"입니다.

이론에서 워크숍까지: 사람들이 넘어지는 곳

아이디어는 간단합니다. 메탄올을 수소와 CO2로 분해하는 것입니다. 이론적으로 효율성이 높고 메탄올은 운반이 쉽습니다. 하지만 수소 트럭을 위한 원격 주유소 어딘가에 설치를 실행해 보세요. 첫 번째 문제는 원자재의 품질입니다. 기술적인 메탄올은 병에 담긴 시약이 아닙니다. 불순물, 특히 염소는 몇 년이 아닌 몇 달 만에 촉매를 죽입니다. 이미 좁은 마진을 잡아먹는 추가 클리닝을 설치해야 합니다.

두 번째 포인트는 열 균형입니다. 반응은 흡열반응이며 지속적인 열 공급이 필요합니다. 실험실에서는 모든 것이 완벽하지만 산업 환경, 특히 다양한 부하에서 안정성을 유지하는 것은 예술입니다. 저는 산동 최초의 상업 현장 중 한 곳에서 엔지니어들이 몇 주 동안 온도 "혹"으로 인해 어려움을 겪는 모습을 보았습니다. 원자로에서 수소 생산량이 변동하는 원인이 되었습니다. 우리는 거의 처음부터 작성된 맞춤형 제어 시스템만 사용하기로 결정했습니다.

그리고 인프라에 대해 자세히 알아보세요. 특히 연료전지의 경우 수소가 깨끗해야 합니다. 그러나 개질 후 CO가 발생하여 태워지고 정제됩니다. 각 단계는 효율성과 비용의 손실입니다. 99.999%의 초순도를 추구하는 것이 아니라 특정 용도에 맞게 프로세스를 최적화하는 것이 더 수익성이 높은 경우가 많습니다. 예를 들어, 일부 고정형 연료전지 발전소의 경우 약간 낮은 기준이 허용됩니다.

사례: 예상치 못한 틈새 - 멀리 있는 물체

기술은 어디에 있는가메탄올-수소최초의 진짜 흙을 찾았나요? 거대 도시가 아니라 원격 광산 기업이나 과학 기지에 있습니다. 액화수소를 운송하는 것이 황금이고 디젤 발전기에서 나오는 전기는 훨씬 더 비쌉니다. 메탄올 탱크로 구동되는 컨테이너형 장치는 몇 달 동안 작동할 수 있습니다.

칭하이 기상 관측소 프로젝트가 기억납니다. 임무는 일련의 장치와 주거용 모듈에 에너지를 공급하는 것입니다. 태양광 패널 - 일관성 없음, 디젤 - 소음 및 배출. 우리는 50kW 메탄올 개질 장치를 설치했습니다. 핵심 문제는 물류였습니다. 메탄올은 1년에 두 번 수입되었고, 연료전지용 수소는 현장에서 생성되었습니다. 이 시스템은 헬리콥터로 디젤 연료를 운반하는 비용을 절감함으로써 4년 만에 투자 비용을 회수했습니다.

그러나 여기에도 몇 가지 문제가 있습니다. -30°C의 겨울에는 장치를 시동하는 것이 문제였습니다. 메탄올이 두꺼워지면 파이프라인을 가열해야 합니다. 우리는 동일한 연료를 사용하는 예열 시스템을 개발해야 했습니다. 시시한 것? 종이에 - 예. 현장에서는 몇 주간의 가동 중지 시간과 재작업이 발생합니다.

엔지니어링의 역할: 왜?하드웨어인가? 공식보다 더 중요한 것

여기에서는 누가 설치를 조립하는지에 따라 많은 것이 달라집니다. 더 나은 촉매를 구입할 수 있지만 실제 흐름 변화를 고려하지 않고 열 교환기를 설계하면 아무 소용이 없습니다. 화학 공학에서 성장한 중국 기업은 종종 여기서 이점을 얻습니다. 그들은 주기 저항성 반응기를 양조하는 방법을 알고 있습니다.

예를 들어 보겠습니다.청두 Yizhi 기술 유한 회사(그들의 웹사이트는yzkjhx.ru). 화학회사에서 만든 디자인 연구소입니다. 그들의 프로필은 '마법'을 판매하지 않습니다. 기술이지만 특정 공장이나 제품에 대한 포괄적인 엔지니어링입니다. 포트폴리오를 보면 다이어그램뿐만 아니라 금속 피로 계산, 작업 환경 분석, 특정 펌프 브랜드 공급업체에 대한 권장 사항도 볼 수 있습니다. 이것은 많은 스타트업이 부족한 바로 그 실천입니다.

그들의 접근 방식은 종종 통합을 기반으로 합니다. "여기에 개질 장치가 있습니까?"뿐만 아니라 "이 장치가 귀하의 작업장에 어떻게 적용될지, 기존 증기 회로에 어떻게 연결될지, 원자재에 어떤 수정이 필요한지 알려드립니다." 이를 통해 시운전 단계에서 위험이 줄어듭니다. 그들은 최대 순도가 아니라 안정적인 출력 압력이 핵심인 유리섬유 생산을 위한 수소 프로젝트를 진행했습니다. 우리는 계단식 완충 탱크를 통해 이를 수행했습니다. 이는 공장 레이아웃을 보면서 현장에서 생각해낸 간단하면서도 효과적인 솔루션이었습니다.

경제학: 숫자가 합산될 때

"녹색 미래"에 대한 모든 이야기는 다음과 같은 간단한 질문으로 요약됩니다. 수소 1kg의 출력 비용은 얼마입니까? 오늘날의 메탄올과 석탄을 사용하면 경제가 불안정합니다. 바이오메탄올이나 “친환경”에 관해 이야기하면 모든 것이 바뀌나요? 재생에너지원을 이용해 합성된 메탄올. 하지만 여전히 비싸다.

요즘에는 다소 수익성이 높은 시나리오가 하이브리드 시나리오입니다. 예를 들어 화학 생산 시 부산물인 메탄올을 사용하는 경우가 있습니다. 또는 열병합발전: 공정의 발열 단계에서 발생하는 열을 사용하여 원자로를 가열하거나 건물을 가열합니다. 에너지 흐름에 대한 포괄적인 설명이 없으면 프로젝트는 종종 적자로 끝나게 됩니다.

물류 허브에 대한 계산을 보았습니다. 액화수소 공급, 현장 전기분해, 메탄올 개질을 비교하였다. 현재 전기요금과 메탄올 가격을 고려하면 개질은 전기분해보다 15~20% 더 저렴한 것으로 나타났다. 하지만 이 격차는 지역에 따라 크게 다르다. 수력발전이 저렴한 지방에서는 전기분해가 이미 승리를 거두고 있습니다. 이는 보편적인 답변이 없다는 것을 의미합니다. 각 사이트를 별도로 계산해야 합니다.

다음은 혁명이 아니라 진화이다

나는 그것을 기대하지 않는다메탄올-수소다른 모든 방법을 대체합니다. 이것은 은총알이 아닙니다. 이는 원격 에너지, 부산물 사용, CO2 회수 기능이 있는 하이브리드 시스템 등 특정 틈새 시장을 위한 매우 실용적인 도구입니다. 새로운 마법 촉매를 발견하는 것이 아니라 작은 것, 즉 열 교환기를 위한 더 저렴하고 내구성이 뛰어난 재료, 실시간으로 원자재의 품질에 적응하는 스마트 제어 시스템에 진전이 있을 것입니다.

그런데 CO2 재활용에 대해서요. 이것은 종종 제쳐두지만 압력은 커지고 있습니다. 새로운 프로젝트에서는 이미 캡처 모듈을 설치하고 있지만 이로 인해 비용이 다시 증가합니다. 그러나 예를 들어 저수지에 주입하거나 화학 물질을 합성하는 등 CO2에 대한 시장이 나타나면 이것이 새로운 동인이 될 것입니다.

그래서 제 생각에는 미래는 거대한 공장이 아니라 모듈식 적응형 시스템에 있다고 생각합니다. 이는 오늘날 수소 파이프라인을 설치하는 것이 경제적으로나 기술적으로 수익성이 없는 곳에 신속하게 배치될 수 있습니다. 그리고 이것이 바로 신속한 확장 경험과 비용에 대한 관심을 갖춘 중국 엔지니어링이 매우 큰 역할을 할 수 있는 부분입니다. 이것이 '에너지의 미래'가 될 것인가? 오히려 그것은 중요하고 실용적인 부분이다.