.jpg)
Ученые из Университета Бирмингема в Великобритании предложили систему, которая позволяет производить экологически чистый водород прямо в открытом море без подключения к береговой энергосети. Для этого они объединили в одной цепочке гибридный преобразователь волновой и приливной энергии, суперконденсаторы и аккумуляторы, электролизер с протонообменной мембраной и подводное хранилище водорода.
Идея ученых состояла в том, чтобы сделать систему пригодной для постоянной работы оборудования. Волны дают энергию неравномерно, а приливные течения более стабильны. Разработанный гибридный преобразователь одновременно использует вертикальные колебания буя от волн и горизонтальные потоки воды во время приливов. Эти движения объединяются и вращают один генератор. Таким образом, провалы одного источника частично компенсируются другим, а выработка становится более ровной.
Работу системы ученые оценили на основе реальных данных по волнам и приливам в британских водах за 2024 год. В расчетной модели платформа оснащена шестью такими гибридными установками. Их средняя суммарная мощность составила 64,8 кВт, а пиковая мощность достигла 108 кВт. Зимой и весной каждая установка могла выдавать более 20 кВт, летом ее производительность составляла около 7-11 кВт, что хорошо показывает сезонный характер морской энергии. Чтобы такие колебания не мешали работе системы, в нее были включены суперконденсаторы и аккумуляторы, которые сглаживают кратковременные перепады мощности и поддерживают стабильное напряжение.
Полученное электричество используется для работы электролизеров, которые расщепляют воду на водород и кислород. В расчетной конфигурации их номинальная мощность составляет 78 кВт, а коэффициент загрузки достигает около 72%, что считается оптимальным для такого оборудования. В устойчивом режиме система производит от 1,2 до 1,4 кг водорода в час. Такого объема, например, хватило бы, чтобы обеспечивать топливом несколько десятков водородных автомобилей в течение года.
Энергетические затраты на производство одного килограмма водорода составили от 46,8 до 55,7 кВт·ч в зависимости от сезона. Это сопоставимо с показателями наземных водородных установок, несмотря на более сложные условия работы в море. Общая эффективность всей цепочки (от движения воды до готового водорода) находится на уровне около 20%. Для морских энергетических систем это считается хорошим результатом.
Отдельное внимание было уделено хранению водорода. Держать большие запасы водорода прямо на платформе в баллонах высокого давления не выгодно. Вместо этого предлагается использовать в качестве хранилищ подводные выработанные газовые месторождения, что позволит сократить объем оборудования примерно в 18 раз и снизить стоимость хранения до менее 1,5 доллара за килограмм водорода.
