В условиях борьбы за экологию человечеству необходимо искать альтернативные, не ископаемые виды топлива. Ученые ломают голову, а корпорации делят топливные рынки будущего. Водород – один из вариантов, которому сейчас уделяется особое внимание. К 2050 году Россия планирует зарабатывать на его экспорте до $100 млрд в год. Так ли хорош водород, как о нем говорят?
Водородный транспорт разрабатывают уже не первый десяток лет. Еще в 2013 Toyota анонсировала свою модель Mirai. В Токио и Лондоне давно ходят автобусы на водородном топливе, а скоро их запустят и в Эдинбурге. В Германии с 2018 года работают пригородные водородные поезда. Великобритания тоже разрабатывает железнодорожный транспорт на новом виде топлива и планирует полностью избавиться от дизельных локомотивов к 2040 году.
Производство чистого водорода
Однако производство водорода в наши дни сложно назвать экологичным, и это первая сложность на пути перехода к его использованию. Существует цветовая шкала для классификации газа по технологиям производства и исходному сырью:
- «Серый» – производится из природного газа путем конверсии метана на крупнотоннажном производстве;
- «Бурый» – производится из угля;
- «Зеленый» – получают путем электролиза воды из возобновляемых источников;
- «Желтый» – получают путем электролиза при использовании атомной энергии;
- «Голубой» и «синий» – производят из природного газа с последующим преобразованием углекислого газа в углерод по технологии CCS ( Carbon Capture and Sequestration , то есть улавливание и хранение углерода).
Получение «серого» и «бурого» водорода происходит с выбросом углекислого газа в атмосферу. «Зеленый» и «желтый» предполагают минимальный выброс, но не исключают его полностью. Таким образом, технологии получения водорода ограничены, и заниматься экологически чистым производством могут единицы компаний. В России производят «серый» и «желтый» водород, однако не на продажу, а для нужд энергетических компаний-производителей.
Стоимость производства «зеленого» водорода составляет от $2 до $7 за килограмм, «синего» — $1,6 за 1 кг. Таким образом, экологически чистый водород оказывается невыгодным в производстве, и спрос на него ограничивается.
Транспортировка и хранение
Вторая сложность – транспортировка. Перевозка и хранение водорода требуют совершенно новой инфраструктуры, так как смеси водорода и кислорода могут быть взрывоопасны. Транспортировка газа связана с множеством проблем, касающихся стоимости, энергоэффективности, чистоты и минимизации утечек. Решать эти проблемы можно путем отказа от транспортировки чистого водорода.
Например, ученые из Австралии предлагают выбрать в качестве носителя аммиак. Он состоит из одного атома азота и трех атомов водорода. Извлечь водород можно путем электролиза. Аммиак широко используется во всем мире и спокойно транспортируется, то есть для него не обязательно создание новой инфраструктуры. Однако крупных расходов не миновать: нужны электролизеры, которые будут отделять водород от азота (и подстанции, чтобы обеспечить их энергией), водородные заправочные станции, инвестиции в создание нового транспорта и многое другое…
Будущее
К 2050 году Евросоюз планирует достичь полной углеродной нейтральности, то есть уравнять размеры вредных выбросов, выделяемых в атмосферу и извлекаемых оттуда. Этот план и его огласка могут значительно повысить спрос на водородное топливо во всем мире. В данный момент активно разрабатываются проекты по производству «зеленого газа». А в водородной гонке уже участвуют Япония, Германия, Франция, Австралия, Китай и другие страны. Процесс уже не остановить, а первые результаты мы сможем увидеть уже через пару десятков лет.