Окно в Европу через водородную энергетику

Идея использования водорода в виде источника энергии завоёвывает в мире всё больше сторонников. Его плюсы — экологичность, широкая распространённость и высокая степень теплоты сгорания — пришлись как нельзя кстати в эпоху осознания хрупкости окружающей нас природы. Бум на водородную энергетику набирает обороты, несмотря на дороговизну в производстве и недоработанность отдельных технологических решений. Не осталась в стороне от общемировых трендов и Россия.

У водорода был поистине звёздный старт в 80-х годах прошлого века, так как он был использован в качестве ракетного топлива для многоразовых транспортных космических кораблей "Энергия-Буран" и Space Shuttle. Но лишь в веке XXI-ом речь зашла о широком применении этого нетрадиционного источника энергии, так как мир сильно озаботился климатическими изменениями, углеродным следом, глобальным потеплением и промышленно развитые страны стали активно внедрять экологические программы по снижению выбросов СО2 в атмосферу.

По понятным причинам наибольший интерес к водородным технологиям проявляют страны, остро зависящие от импорта углеводородов.

• В Японии ещё в 2014 году нацелились на построение общества, базирующегося на водороде. Так, его использование должно возрасти с 200 тонн в 2018 году до 10 млн тонн в 2050-ом.

• Пекин зафиксировал ещё более амбициозные планы в "Белой книге" о китайской водородной энергетике в 2019 году.

• Евросоюз запустил "Объединённую технологическую инициативу по топливным элементам и водороду" (Fuel cells and hydrogen joint undertaking) и собирается инвестировать в водородные проекты 1,8 млрд евро в течение пяти лет.

• В Нидерландах появилась идея о создании в двух провинциях "Водородной долины", где экономика будет развиваться на основе "зелёного" водорода, получаемого из воды с помощью возобновляемых источников энергии.

Можно назвать немало подобного рода проектов в разных уголках мира.

Прошлым летом правительство ФРГ разродилось "Национальной водородной стратегией" объёмом в 9 млрд евро в целях выполнения обязательств по сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов до 2030 и 2050 годов, согласно обязательствам в рамках Парижского соглашения по климату. Германия позиционирует себя в будущем как ведущий поставщик "зелёных" водородных технологий на мировой рынок. Для обеспечения своих нужд страна собирается производить наиболее экологически чистый, "зелёный" водород, используя метод электролиза и ВИЭ, прежде всего энергию ветра. Правда, своих энергомощностей вряд ли хватит и потребуется импорт водорода в Германию, что не может оставить равнодушными энергокомпании нашей страны. В стратегии указано о намерениях "интенсифицировать диалог с нынешними экспортёрами ископаемых энергоносителей с целью их вовлечения в поэтапный глобальный энергетичекий поворот с использованием водорода".

Этот капризный водород

Став на низкоуглеродный путь развития своей экономики, Европа будет проявлять всё большую избирательность к импортируемому топливу, исследуя его на предмет экологической чистоты и наличия углеродного следа. Некоторые видят в этом элементы торговой войны и плохо прикрытый протекционизм. Как бы то ни было, на горизонте 2030 и 2050 годов торговым партнёрам Европы придётся брать в расчёт её одержимость "зелёными" идеями и курс на прекрасное "декарбонизированное" будущее, иначе в вопросах поставок дело будет швах.

Европейцы не приветствуют абы какой водород, создана целая иерархия его разновидностей. Про самый почитаемый — "зелёный" мы уже говорили. Тот, что произведён из газа — это "серый". Если использовались улавливатели СО2, то уже "голубой". Применяли уголь — значит "коричневый".

Производство "серого" водорода за счёт паровой конверсии метана является на сегодняшний день самым дешёвым: себестоимость за килограмм газа примерно 1-2 доллара, зато эмиссия СО2 больше в 10 раз. Применение установок по улавливанию и хранению углекислого газа делает полученный "голубой" водород примерно в полтора раза дороже. Полученный с помощью электролиза воды в сочетании с ВИЭ "зелёный" водород получается в три раза дороже "серого", поскольку связан с большими энергозатратами. Ещё одну технологию предложили специалисты компании "Газпром" — применение пиролиза и плазмохимического метода, что позволяет разлагать метан на водород и твёрдый углерод. Будучи энергоёмким, этот процесс требует наличия низкоуглеродного источника энергии: атомной энергии или ВИЭ.

Таким образом, производство водорода — вполне себе инновационная отрасль экономики, требующая приложения многих светлых умов, занятых в научно-технической сфере. Удешевление технологий производства водорода — не единственный вызов перед учёными, конструкторами и производственниками. Низкая плотность и воспламеняемость водорода делают затруднительным хранение и перемещение. Специалисты отмечают его способность занимать большой объём и портить стальные трубы и сварные швы, делая их хрупкими и непригодными. Поэтому для транспортировки больших объёмов водорода потребуются специальные трубопроводы, создающие давление для газа или охлаждающие его до жидкости.

У истоков новой отрасли

Судя по всему, российское правительство и наш крупный бизнес решили принять вызовы, связанные с развитием низкоуглеродной экономики, и попробовать свои возможности в моногообещающей сфере водородной энергетики. Разработан и утверждён план её развития на ближайшие 4 года.

Представляя данный план, премьер-министр Михаил Мишустин недавно заявил, что Россия обладает серьёзным потенциалом в сфере водородной энергетики благодаря близости к рынкам сбыта в Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе, а также мощной научно-производственной базе и ресурсам.

В рамках программы намечено заняться подготовкой высококвалифицированых кадров для новой отрасли и поддержкой пилотных проектов, таких как создание газовых турбин и железнодорожного транспорта на метано-водородном топливе, установок по производству водорода без выбросов углекислого газа.

По мнению отдельных экспертов, водородный рынок Европы в 2050 году может превысить 150 млрд евро. Получить какую-то долю этого рынка рассчитывают отечественные компании-гиганты "Газпром" и "Ростатом", а также НОВАТЭК. "Газпром" намерен производить на основе пиролиза метана так называемый "бирюзовый" водород близко к местам его потребления. Есть вариант подмешивать в газ произведённый в России водород.

По мнению представителей "Газпрома", в старые трубы можно добавить до 20% водорода, а в новые (типа "Северный поток") — до 70%.

"Росатом" планирует производить газ методом электролиза воды — без выбросов СО2, но с использованием атомной энергии, к которой не везде благосклонны — и это даёт на выходе так называемый "желтый" водород.

Судя по информации в СМИ, НОВАТЭК проявляет интерес к производству "голубого" водорода. В Минэнерго рассчитывают, что в перспективе Россия могла бы производить 3,5 млн тонн в год. По-видимому, пальма первенства принадлежит "Газпрому", поскольку в настоящее время три четверти водорода в мире производится из природного газа.

Замечательные планы правительства по развитию водородной энергетики вызывают осторожный оптимизм. Наша страна не ставит во главу угла углеродную нейтральность и снижение выбросов СО2. Его выбросы ничего не стоят российским предприятиям, а углеродный след в продукции никак не сказывается на поставщиках. К счастью, как заявила комиссар ЕС по энергетике Кадри Симсон, природный газ останется в энергетическом миксе в краткосрочной и среднесрочной перспективе. Но предупредила, что к 2050 году, когда ЕС должен стать климатически нейтральным, они выведут из употребления ископаемые энергоносители. Благо, запас времени у нас имеется, важно не растерять его бездарно.