Это самый распространенный элемент во Вселенной, один из ключевых строительных блоков жизни и топливо, заставляющее звезды ярко гореть.
Но водород, невидимый газ, который, по мнению экспертов, является основной частью решения проблемы остановки изменения климата, находится в удивительном дефиците.
Водород горит чисто и может заменить грязное топливо в таких отраслях, как сталелитейное производство и судоходство, где электрические процессы непригодны или дороги. Но эта молекула настолько реактивна, что ее почти никогда не найти в чистом виде. Чтобы выполнить свои обещания остановить нагрев планеты, мировые лидеры должны производить больше водорода - и быстро.
"Будет чрезвычайно сложно увеличить производство водорода из возобновляемых источников такими темпами, которые необходимы для того, чтобы удержать планету от потепления менее чем на 1,5 градуса Цельсия [2,7 градуса по Фаренгейту]", - говорит Алехандро Нуньес-Хименес, который занимается исследованием водорода в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе.
Гонка за более чистый водород
Эксперты используют цвета для обозначения различных способов получения водорода - некоторые из них чище других - и яростно спорят о том, какие из них следует поддерживать.
Зеленый водород производится с использованием электроэнергии из возобновляемых источников для расщепления молекул воды на атомы водорода и кислорода. Серый водород, который составляет почти весь производимый сегодня водород, производится с использованием газа метана и пара в ходе химического процесса, при котором выделяется углекислый газ. Голубой водород производится с помощью того же процесса, но углерод улавливается и сохраняется.
Если вся электроэнергия для производства зеленого водорода будет поступать от плотин, ветряных турбин или солнечных батарей, то в результате получится топливо, которое не нагревает планету. Если инженеры будут лучше улавливать углерод, а газовые компании ликвидируют утечки метана, то выбросы при производстве голубого водорода могут быть достаточно низкими, чтобы ускорить переход к экологически чистой экономике.
При плохом подходе производство голубого водорода может быть более грязным, чем прямое сжигание ископаемого газа.
"Слишком много факторов сходятся в том, что производство голубого водорода гораздо сложнее, чем возобновляемого водорода", - сказал Нуньес-Хименес, добавив, что в некоторых условиях он может сыграть полезную роль.
Спрос на водород будет расти по мере того, как субсидии будут поступать в чистые технологии, а законодатели будут повышать цену за загрязнение атмосферы. В Соединенных Штатах климатический закон, принятый в августе, установил цену на загрязнение метаном и предоставил налоговые льготы для улавливания углерода. Несколько недель спустя Европейский союз объявил о выделении 5,2 миллиарда евро (5,7 миллиарда долларов) на финансирование водородных проектов, которые, как он надеется, дадут толчок частным инвестициям.
Если все запланированные проекты будут реализованы, производство голубого и зеленого водорода вырастет с менее чем 1 мегатонны в 2021 году до примерно 20 млн тонн к концу десятилетия, по данным Международного энергетического агентства (МЭА), организации, возглавляемой министерствами энергетики преимущественно богатых стран. Чтобы достичь нулевых выбросов к 2050 году, сектор должен будет производить 100 млн тонн голубого и зеленого водорода к 2030 году.
Почему мир не может производить больше зеленого водорода прямо сейчас?
Два препятствия стоят на пути производства "зеленого" водорода, который сегодня составляет менее 1% от мирового производства водорода. Первое - это строительство электролизеров для получения водорода из воды.
Электролизеры, которые расщепляют молекулы воды на водород и кислород, строятся рекордными темпами. По данным МЭА, в период с 2020 по 2021 год количество установок утроится, однако их строительство начинается с очень низкой базы, и до достижения климатических целей еще далеко.
Несколько барьеров сдерживают развитие отрасли, в том числе нехватка иридия и платины. Эти дорогие металлы используются в качестве катализаторов химических реакций в распространенном типе электролизера.
"Если эти затраты снизятся, то снизятся и общие затраты", - говорит Ниту Варгезе, исследователь водорода из Университета Генуи в Италии.
Но эксперты говорят, что масштабы проблемы трудно осознать. Даже если мощности электролиза будут расти так же быстро, как ветровая и солнечная энергия - самые большие успехи энергетического перехода, - "зеленый" водород составит менее 1% от конечного спроса на энергию в мире к 2035 году, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature в сентябре.
Тем не менее, ученые нашли технологии, которые развивались быстрее, чем возобновляемые источники энергии - при правильной поддержке. Во время Второй мировой войны США производили истребители с беспрецедентной скоростью. Франция в 1970-х годах вливала государственные деньги в свою ядерную промышленность. А Китай за десять лет скоординировал строительство крупнейшей в мире сети высокоскоростных железных дорог.
Приняв "экстренный" подход к зеленому водороду, политики могут сократить разрыв между спросом и предложением, считают авторы.
Дефицит возобновляемой энергии.
Второе препятствие - это стоимость и доступность возобновляемых источников энергии, способных обеспечить экологически чистый процесс.
По данным МЭА, во многих регионах "зеленый" водород смог конкурировать по стоимости с "серым" водородом после того, как Россия вторглась в Украину и взвинтила цены на газ.
Тем не менее, построить достаточное количество ветряков и солнечных батарей для производства зеленого водорода непросто. Оценки того, сколько их потребуется к 2050 году, разнятся, но "для декарбонизации электроэнергетики и получения чистого водорода необходимо увеличить в 15-20 раз сегодняшние объемы возобновляемой генерации", - говорит Гневомир Флис, независимый консультант по чистым технологиям.
Есть три больших узких места, добавил он. Первое - это сырье и заводы по производству оборудования, такого как лопасти турбин и солнечные панели. Затем - местная оппозиция и правила, которые замедляют планирование. И, наконец, высокие цены на энергию, которые увеличивают стоимость строительства необходимого оборудования и затрудняют получение кредитов.
Спасательный круг для ископаемого газа
Делая ставку на "зеленый" водород для очистки отдельных частей экономики, критики говорят, что политики рискуют заблокировать ископаемое топливо.
В Германии политики одобрили строительство трубопроводов для ископаемого газа и терминалов для сжиженного природного газа (СПГ), заявив, что теперь они "готовы к использованию водорода". Однако терминалы СПГ необходимо будет заменить, а трубопроводы, скорее всего, придется переоборудовать для транспортировки водорода, говорит Флис.
"Не совсем точно называть терминал СПГ готовым к приему водорода как такового", - сказал Флис, добавив, что переоборудование терминала для импорта водорода настолько сложно, что вряд ли произойдет.
Подобные проблемы могут возникнуть и в других секторах. Если поставки "зеленого" водорода останутся недостаточными, то сталелитейные предприятия, отказавшиеся от угольных печей, будут сжигать вместо них ископаемый газ.
Вайтеа Коуэн, генеральный директор компании Enapter, производящей электролизеры, говорит, что политикам необходимо "четко определить, что такое возобновляемый водород", чтобы помочь отрасли привлечь финансирование. Им также необходимо "прекратить субсидировать ископаемое топливо", добавила она.
Актуальные новости также на моем бусти - https://boosty.to/morganfrimen
А также 9111.ру - https://www.9111.ru/user-9559253/