Использование сжиженного водорода в качестве источника холода

🇯🇵 Япония: Iwatani и Obayashi разработали технологию утилизации холода из жидкого водорода для кондиционирования зданий

Японские компании Iwatani Corporation и Obayashi Corporation совместно с Университетом Кансай завершили испытания новой системы теплообмена, использующей холодную энергию жидкого водорода в качестве источника охлаждения для систем кондиционирования и холодильного оборудования. Проект направлен на решение проблемы потерь энергии при испарении водорода на заправочных станциях и в промышленных объектах.

Традиционно жидкий водород, полученный при сжижении газа при экстремально низкой температуре -253°C, используется для транспортировки и хранения. При подаче на заправочные станции или в топливные элементы он проходит через испаритель, где возвращается в газообразное состояние при комнатной температуре. До сих пор холодная энергия, выделяющаяся в этом процессе, просто рассеивалась в атмосферу. Попытки использовать её ранее сталкивались с техническими трудностями: нестабильностью теплопередачи и закупоркой каналов теплообменника из-за замерзания вторичного хладагента (обычно это chilled water или рассол) на поверхности теплообмена, происходящего одновременно с кипением водорода.

С октября 2022 года участники проекта изучали процесс одновременного кипения и замерзания. На основе этих данных Iwatani Corporation разработала технологию, позволяющую стабильно восстанавливать холодную энергию даже при замерзании вторичного хладагента. В рамках демонстрационного проекта жидкий водород, поставляемый для топливных элементов исследовательского института, используется как источник холода. Восстановленная энергия применяется для кондиционирования здания и работы холодильного оборудования.

Результаты испытаний показали, что извлечение примерно 90% охлаждающей энергии, получаемой в процессе испарения, позволяет существенно снизить потребление электроэнергии на кондиционирование. В дальнейшем компании планируют исследовать методы более эффективного использования этой энергии в каскадных системах. Такой подход предполагает последовательное использование разных температурных диапазонов холодной энергии: сначала для задач с более низкими температурами (например, холодильное оборудование), а затем для кондиционирования зданий.

Эта разработка имеет значение для отрасли в контексте развития водородной инфраструктуры. Поскольку жидкий водород удобен для масштабной транспортировки и хранения, интеграция систем рекуперации холода может повысить общую энергоэффективность объектов, использующих водородное топливо, снижая нагрузку на электрические сети при охлаждении помещений.