Сегодня сложно даже теоретически представить себе мировую экономику, да и само существование человеческой цивилизации, без таких не возобновляемых и «грязных» углеводородных источников энергии, как нефть и газ. Но многие страны – те же США, Франция, Япония и Китай, - уже не первый год активно работают в сфере «зеленой энергетики», китайцы вот-вот опередят американскую Tesla в разработке и массовом производстве электромобилей, уже никого не удивишь целыми городами с солнечными батареями на каждой крыше, а элегантные «мельницы», преобразующие энергию ветра в электричество, крутят свои «пропеллеры» по всему белому свету. И все же – есть ли реальная альтернатива нефти и газу завтра, и насколько экономически оправдано делать ставку на «зеленую энергетику» сегодня?
Как бы то ни было, но уже можно говорить о настоящем «зеленом» энергетическом буме практически во всех развитых странах мира. И одним из главных элементов этого бума становится H2, то есть, водород. Достаточно сказать, что общая стоимость всех «зеленых» проектов, реализуемых только в сегменте водородной энергетики, зашкаливает за 90 миллиардов долларов, а только в ЕС в ближайшие тридцать лет в «водородную энергетику» будет инвестировано более 470 миллиардов евро.
В принципе, водород, редко встречающийся на нашей планете в чистом виде, но извлекаемый из воды, водорослей, угля, метана, и даже из мусора, можно отнести к разряду неисчерпаемого топлива. Воды и мусора на Земле, слава Богу, много, и при всей дороговизне и несовершенстве современных технологий, топливо из водорода – вещь вполне достижимая, тем более что человечество уже двести лет знакомо с технологиями получения водорода. Вопрос лишь в том, как приспособить его под топливо, способное полноценно заменить нефть и газ, когда мы исчерпаем земные запасы этих традиционных энергоносителей.
Попытки использовать водород как топливо случались и в прошлом. Так, в 1959 году американская фирма «Allis-Chalmers Manufacturing Company» произвела на свет первый трактор с силовой установкой, работавшей на водороде. Внешне это выглядит не сложно: помещенный в баллоны водород вступает в химическую реакцию с кислородом, в результате выделяется электричество, на котором и работает электромотор. В отличие от дизельных и карбюраторных установок, топливные элементы уже не выделяли в атмосферу всякую углеродную гадость, - в небо уходил только водяной пар. Ко всему прочему, в процессе работы водородного двигателя всегда выделяется тепло, которое можно использовать для коммунальных нужд, - обогревать здания, согревать воду, и так далее. К плюсам отнесем и компактность водородной установки, которую легко «присобачить» к любой машине. Получалось, что такие водородные топливные элементы можно использовать не только в тракторах, но и для получения электроэнергии в промышленных масштабах.
Отчего же человечество до сих пор не перешло на водородную энергетику, а продолжает использовать нефть, газ, и пусть «чистую», но опасную энергию атома? Все упирается в технические сложности, сопутствующие использованию водорода как источника энергии.
Начнем с того, что при производстве чистого водорода остается так называемый «углеродный след». Но от него можно избавиться с помощью технологии электролиза воды, когда ток заставляет дистиллированную воду распадаться на кислород и экологически безопасный «зеленый» водород. Это возможно, но это дорого.
Отсюда и вторая проблема – дороговизна производства водородных топливных элементов. Пока такое производство экономически нерентабельно, нельзя будет говорить и о массовом внедрении водородных двигателей. А потому, например, в автомобилестроении дело пока ограничивается выпуском экспериментальных партий «водородных» машин. В конце девяностых такие «водородные» автомобили небольшими партиями выпускали практически все мировые автогиганты – от BMW и General Motors, до Hyundai и родного до боли «АвтоВАЗа», - но до серийного производства дело так и не дошло, поскольку это было страшно дорого даже для западного автомобилестроения. Так, выпущенные тринадцать лет назад компанией Honda седаны FCX Clarity с водородными топливными элементами были в полном смысле слова «золотыми», - каждый такой автомобиль обходился производителю в миллион долларов, а по рыночной розничной цене далеко обгонял и пижонский «Ламборджини Дьяббло», и «Майбах» ручной сборки.
Неудачным оказался и опыт компании Toyota, выпустившей семь лет назад первый в мире серийный «водородный» автомобиль Mirai. За эти семь лет Toyota смогла продать только
около 10 тысяч таких машин, а это капля в океане мирового автомобильного рынка.
Тем не менее, дальновидные президенты компаний и председатели советов директоров прекрасно понимали: преимущество в мировом автомобилестроении получит тот, кто первым найдет дешевый способ производства водородных топливных элементов. Немцы, например, решили не ограничиваться только автотранспортом, и в 2017 году создали первый пассажирский «водородный» поезд Coradia iLint, возивший народ на неэлектрифицированных линиях. По идее создателей, такой локомотив должен был заменить «грязные» дизельные тепловозы. Но что-то пошло не так, и идею пришлось отложить до лучших времен. Немцы сделали и суда, работающие на водородных элементах, и даже произвели прототип «водородного» самолета. Но, по большому счету, все эти «водородные» средства передвижения по земле, воде и воздуху пока остаются только «игрушкой» для инженеров и конструкторов, и в массовом производстве так и не появились. Причина, опять же, в дороговизне производства таких машин. А значит, миру придется ждать, пока себестоимость тех же «водородных» автомобилей не сравняется с себестоимостью обычных карбюраторных машин. Судя по публикациям в западных СМИ, ближе всех подобрались к этому Toyota и Hyundai . Так, корейская компания в рамках программы Hydrogen Mobility обещает поставить в страны ЕС 1600 «водородных» грузовиков уже к 2025 году. Возможно, корейцев в этом сегменте обойдут трудолюбивые японские товарищи, - вот уже четыре года Toyota вместе с Kenworth испытывает «водородный» грузовик, и даже успела поставить в Штаты несколько таких машин. Но впереди всех может неожиданно оказаться молодая американская компания Nikola, планирующая уже к концу 2022 года запустить серийное производство «водородного» грузовика.
Как скоро это случится, и когда водородные автомобили, локомотивы, суда и самолеты начнут бороздить небесные, океанические и сухопутные просторы, во многом зависит от политической воли ведущих держав планеты. Пока такую волю демонстрируют страны
Большой Семерки, еще до подписания Парижского соглашения 2015 года договорившиеся о полном отказе от нефти, газа и угля к концу XXI века. Европейцы опережают тут всех, и возлагают большие надежды на принятый в 2019 году Евросоюзом пакт «The European Green Deal» («Зеленый пакт для Европы»), согласно которому страны ЕС должны уже к 2050 году полностью отказаться от ископаемых источников и добиться нулевого выброса парниковых газов в земную атмосферу.
Вот тут в Евросоюзе и вспомнили о водороде, в этом европейцам не помешала даже пандемия. В июле прошлого года Еврокомиссия представила «Водородную стратегию для климатически нейтральной Европы», где приоритетным направлением развития экологически чистой энергетики был назван «зеленый» водород. Но это – в идеале, а на первых порах будет использоваться и произведенный из угля «желтый» низкоуглеродистый водород. Правда, здесь есть условие – весь выделяемый в процессе такого производства углерод не должен уходить в атмосферу. Производство «зеленого» водорода к середине века должно достигнуть 10 миллионов тонн.
Чтобы эти планы стали явью, уже через десять лет в странах ЕС должны работать электролизеры для производства «зеленого» водорода суммарной мощностью 40 ГВт, а еще 40 ГВт будут производить электролизеры в странах, не входящих в Евросоюз. Для наглядности: суммарная мощность всех российских электростанций не превышает 250 ГВт.
Денег это потребует много. Так, согласно докладу Еврокомиссии, к середине XXI века производство возобновляемого водорода обойдется европейцам в 470 миллиардов евро, которые надо будет инвестировать к «водородный» бизнес. Иначе амбициозный план останется на бумаге, и Европа будет по-прежнему ориентироваться на российские энергоносители. Напомним, что сегодня на энергию, получаемую на базе водорода, приходится менее 1 процента всего энергопотребления в странах ЕС.
Европейцам придется поспешить, - на пятки наступают конкуренты из Китая. Там Компартия уже издала приказ: к 2040 году водород должен составлять 10 процентов всей китайской энергосистемы. Почему-то есть уверенность в том, что эти планы будут реализованы. Хотя бы потому, что в Поднебесной, обязавшейся стать климатически нейтральной к 2050 году, накоплен огромный опыт производства водорода, и сейчас Китай занимает около трети мирового водородного рынка. Правда, дешевый – 1,15 евро за килограмм - высокоуглеродистый китайский водород грязноват, поскольку получают его из угля и нефти без улавливания углерода. Европейский водород почище, но и подороже – по 1,5 евро за килограмм, а к 2030 году цена подскочит как минимум до 2 евро за килограмм «желтого» водорода, и до 5,5 евро за килограмм «зеленого» водорода».
Развивают водородную индустрию и в Южной Корее, и в Японии, и в Саудовской Аравии, и в Австралии. Так, саудиты при технологической поддержке американской компании Air Products строят в Неоме электролизную установку циклопических размеров и стоимостью 5 миллиардов долларов, производительность этого монстра составит 650 тонн «зеленого» водорода в сутки. Корейцы грозятся выпустить к 2040 году аж 6 миллионов «водородных» автомобилей, а японцы успели построить в Фукусиме огромный завод по производству «зеленого» водорода. Не отстают и австралийцы, строящие в Пилбаре солнечные и ветровые электростанции общей площадью 6,5 тысяч квадратных километров. Большая часть производимых ими 50 тераватт-часов будет уходить на производство «зеленого» водорода. Деньги в этот проект, который должен заработать в 2027 году, вложены немалые – 16 миллиардов долларов США.
А что же Россия? Мы так и будем гонять в Европу нефть и газ, пока не истощим свои недра?
Увы, судя по всему, пока хозяева отечественных нефтегазовых монстров особо не заморачиваются поисками альтернативы углеродным энергоносителям, и в сфере «зеленой» энергетики почти не засвечиваются. Правда, в Минэнерго есть надежда на немцев, с которыми, вроде, можно договориться о совместных «зеленых» проектах, в том числе и касающихся использования «зеленого» водорода. Ходят даже разговоры о возможности использования российских трубопроводных систем для поставок водорода в Старый Свет. Так, для импорта водорода в Германию предполагается использовать сухопутные продолжения «Северного потока» и «Северного потока 2» - газопроводы OPAL и Eugal. Кстати, немецкая дочка «Газпрома», Gascade, подтвердила – но только на словах - готовность использовать свои газопроводы для транспортировки водорода. Получается, у нас есть и потенциальный покупатель, и трубы для транспортировки водорода. Но вот беда, – у нас нет мощностей по производству водорода. Правда, у нас есть дорожная карта «Развитие водородной энергетики в России» на 2020-2024 годы. но как оно там сложится – это одному Газпрому и Росатому известно.
Между тем, мы можем здесь и поотстать. По оценкам компании BofA Securities, к 2050 году стоимость мирового рынка «зеленого» водорода составит 2,5 триллиона долларов, в этом сегменте будет создано не менее 30 миллионов новых рабочих мест. Получит ли Россия свой кусок от этого пирога, зависит сегодня только от самой России.