Как обстоят дела с альтернативными решениями по отоплению в других странах? Возьмем Великобританию.
До трети выбросов парниковых газов в Великобритании приходится на центральное отопление. Но переход с природного газа на водород, одно из трех предложений по более зеленой энергии, разделил экспертов.
27 июня 2019 года министр энергетики и чистого роста Крис Скидмор подписал документы, обязывающие Великобританию сократить выбросы углерода до нуля к 2050 году . Если у нас есть хоть какие-то шансы достичь этой цели, известной как «чистый ноль», нам придется решить одну огромную проблему: отопление дома.
На обогрев домов приходится от четверти до трети выбросов парниковых газов в Великобритании. Это более чем в 10 раз превышает количество CO 2, создаваемое авиационной промышленностью. Около 85% домов сейчас используют центральное отопление, работающее на газе, и большая часть приготовления пищи на газе все еще используется. По любым меркам экологизация этой системы - огромная проблема. Но если верить недавним отчетам, может быть простой и эффективный способ сделать это: перейти от использования природного газа к водородному газу.
Водород в изобилии присутствует в мире природы и, по мнению его сторонников, может обеспечить чистую и эффективную энергию для следующего поколения газовых приборов.
«Привлекательность водорода в том, что для многих потребителей они не заметят никакой разницы. Клиенты продолжат использовать котлы для обогрева своих домов аналогично природному газу », - говорит Роберт Сансом из группы по энергетической политике Института инженерии и технологий. Он является ведущим автором исследования, проведенного институтом под названием « Переход на водород» .
Вместе с коллегами Сансом оценил инженерные риски и неопределенности, связанные с переводом нашей газовой сети на водород. Их вывод состоит в том, что нет никаких причин, по которым невозможно было бы перепрофилировать газовую сеть на водород.
Однако нельзя сказать, что это будет легко. Существуют технологические и практические препятствия, потому что не существует плана для такого преобразования: нигде в мире нет места, где можно было бы поставлять чистый водород в дома и на предприятия. Великобритании придется стать пионером во всем.
Интерес к водороду как к способу обогрева домов начался в 2016 году с доклада под названием H21. Он проводился компанией Northern Gas Networks, газораспределителем на севере Англии, и рассматривал вопрос о том, было ли технически возможно и экономически целесообразно преобразовать город Лидс на 100% водород вместо природного газа.
«Они вдавались во многие детали, от заводов по производству водорода до домов людей», - говорит Сансом.
В отчете проводится параллель с тем, как газовая промышленность перешла с городского газа на природный в 1960-х и 1970-х годах. Городской газ представлял собой комбинацию водорода, окиси углерода и метана. Он в основном производился путем перегонки угля и нефти и использовался в течение первых 150 лет газовой промышленности Великобритании. С открытием в Северном море природного газа, состоящего преимущественно из метана, Великобритания в течение десятилетия предприняла общенациональную программу по конверсии 40-метровой техники.
Одновременно будут преобразованы целые улицы. Инженеры осматривали бы газовые приборы, а затем перестраивали их. Одновременно отключили городской газ и продули трубопроводы инертным газом. Наконец, в систему был закачан природный газ, и инженеры должны были убедиться, что каждое устройство работает правильно, прежде чем перейти на следующую улицу.
Некоторые производители сейчас настолько убеждены в том, что подобное может случиться с водородом, что они уже начали разрабатывать новую бытовую технику. В феврале компания Worcester Bosch представила прототип своего водородного котла. Сначала он будет работать на природном газе, а затем, после технического обслуживания, на водороде.
В пользу водорода также работает то, что в течение последних 20 лет газовая промышленность систематически заменяла металлические трубы в своей « железной магистрали » на желтые полиэтиленовые. Около 90% труб будет заменено к 2030 году. Это хорошая новость для водорода, потому что газ вступает в реакцию со старыми металлическими трубами, делая их хрупкими. Но полиэтилен безопасен.
«По сути, мы начали программу водородозащиты нашей газовой сети, даже не зная, что мы делаем это», - говорит Сансом, которого эта концепция все больше и больше впечатляет. «С личной точки зрения, я был в напряжении, когда приступил к этой работе. Но я обнаружил, что соскользнул на сторону водорода с точки зрения его жизнеспособности как низкоуглеродной альтернативы природному газу », - говорит он.
Но не всех убедил такой внезапный интерес к водороду. Ричард Лоус из Группы по энергетической политике Университета Эксетера говорит, что до недавнего времени считалось, что отопление необходимо каким-то образом электрифицировать, чтобы выполнить наши обязательства в отношении климатического кризиса. «Это в основном явилось результатом многих лет технического и экономического моделирования, чтобы посмотреть, как добиться полного обезуглероживания отопления в Великобритании», - говорит Лоуз.
Переключение отопления с газа на электричество означало бы полагаться на тепловые насосы. Они используют электричество для извлечения тепла из воздуха или земли. В случае теплового насоса с воздушным источником он работает как холодильник, но вместо того, чтобы высасывать тепло из отделения для пищевых продуктов, он вытягивает его из воздуха и направляет в дом, где он используется для нагрева воды, т.е. подключен к радиаторам центрального отопления и хранится в баке для горячей воды.
Но поскольку эта технология работает при более низкой температуре, чем существующие котлы, она требует, чтобы многие дома были намного лучше изолированы или имели радиаторы большего размера, способные обеспечивать большую тепловую мощность. Для тех, кто перешел на комбинированные котлы с непрерывным обогревом, потребуется переустановка бака для горячей воды.
По словам Лоуза, который снял собственный газовый котел и теперь использует тепловой насос с воздушным тепловым насосом для обогрева своего дома, это обширная работа, но она того стоит. «Это было много работы, но мой дом и система отопления теперь намного эффективнее. Здесь всегда тепло, всегда есть горячая вода, и стоимость эксплуатации практически такая же, как и на газ », - говорит он.
Третий подход называется централизованным теплоснабжением. Он предусматривает нагрев воды на центральном предприятии с использованием отработанного тепла промышленных предприятий или экологически чистых источников, таких как солнечная энергия. Затем горячая вода подается во многие дома одновременно по сети надежно изолированных подземных труб. Оба метода могут значительно снизить углеродный след домашнего отопления, но обратная сторона заключается в том, что они требуют большой работы для их внедрения в национальном масштабе.
Централизованное теплоснабжение потребует прокладки водопроводных труб под домами, а широкое использование тепловых насосов потребует модернизации электрических цепей Национальной сети. Сторонники водорода говорят, что именно такого рода сбоев можно избежать, потому что большая часть национальной инфраструктуры уже модернизирована. Этот аргумент не подходит для Лоуза. «Со стороны газовой промышленности кажется немного лицемерным говорить, что мы не можем рыть дороги, когда они делали это последние 20 лет», - говорит он.
Он отмечает, что, хотя потребитель может не испытывать таких серьезных сбоев, серьезные проблемы для газовой отрасли остаются. Например, Национальная система передачи, представляющая собой сеть трубопроводов, по которым газ от прибрежных терминалов поступает к газораспределительным компаниям и другим крупным потребителям, сделана из металла. Это должно быть каким-то образом защищено от охрупчивания, прежде чем произойдет переход на водород.
«Водород, конечно, не серебряная пуля», - говорит Лоуз. А если мы отвлечемся на это, мы можем попасть в еще больше неприятностей, полностью пропустив энергетический план на 2050 год.
Но если с водородом так много неуверенности, почему газовая промышленность, которая финансирует многие исследования, так сильно его продвигает? По словам Криса Гудолла, экономиста-энергетика и автора книги « Что нам нужно делать сейчас для будущего без углерода» , это вопрос выживания.
«Они не хотят, чтобы их промышленность была съедена переключением на электричество для отопления. Поэтому они действуют так быстро, как могут, чтобы убедить нас в использовании водорода », - говорит он. И все сводится к тому, как добывается газ.
Водород в чистом виде на Земле не встречается. Вместо этого его нужно извлекать из других веществ, и лучше всего его извлекать из метана, то есть из природного газа. Таким образом, газовые компании могли эффективно поддерживать свою текущую деятельность.
Но дополнительные шаги, связанные с извлечением водорода, поднимут цену. Кроме того, при экстракции в качестве побочного продукта образуется диоксид углерода, поэтому необходимо разработать крупномасштабную технологию улавливания углерода, чтобы предотвратить его утечку в атмосферу. Хотя это технология, которую Великобритании в любом случае придется разработать, чтобы достичь чистого нуля к 2050 году, она увеличит стоимость.
Но природный газ - не единственное вещество, содержащее водород. Вода тоже делает это, и водород можно освободить с помощью процесса, называемого электролизом, при котором не образуется углекислый газ. Чтобы сделать его полностью экологически чистым, что является высшей надеждой, электролиз можно было бы использовать с помощью ветряных электростанций. Однако в настоящее время цена на такую электроэнергию высока, и это приведет к еще большему росту цен на водород.
Гудолл надеется, что стоимость будет снижаться по мере совершенствования технологий, но предупреждает: «Вас можно обвинить в бессмысленном оптимизме, просто сказав это».
Без сомнения, в энергетическом ландшафте Великобритании будет сложно ориентироваться. Возможно, лучший путь будет открыт, если не противопоставлять различные решения друг другу. «У всех трех есть сильные и слабые стороны, и я ожидаю, что каждый из них будет играть важную роль в качестве замены природного газа», - говорит Сансом. Даже противники водорода признают это. «Как нишевая технология она может иметь реальную ценность», - говорит Лоус. Далее он перефразирует рекламу пива Heineken 70-х и 80-х годов, заявив, что водород потенциально может достичь тех частей страны, которые недоступны другим энергетическим решениям.
Гудолл также видит роль водорода в «хранении» энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, таких как энергия ветра и солнца. Идея состоит в том, что в ветреные месяцы любая дополнительная электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии, будет использоваться для производства водорода, который затем будет храниться. Когда возникает повышенный спрос на национальную энергосистему или сезонное падение мощности, производимой из возобновляемых источников энергии, водород можно сжигать для производства электроэнергии.
На самом деле все варианты обезуглероживания наших систем отопления потребуют значительных сбоев и затрат. И пока правительство продолжает размышлять, время идет к 2050 году.
«Не нужно ждать. Теперь мы можем развернуть то, что работает нормально », - говорит Лоуз, имея в виду свой собственный опыт замены газового котла на тепловой насос. «Неотложность изменения климата означает, что на самом деле нет причин откладывать».
Другие считают, что водород играет определенную роль, и считают, что на его рассмотрение стоит потратить немного больше времени. Но есть одна истина, с которой все согласны. «Все это нелегко. Если кто-то говорит вам, что это легко, они вводят вас в заблуждение », - говорит Лоуз.
Автомобили с водородным двигателем.
Водород также может приводить в действие транспортные средства, но не так, как обогревал бы дома. Вместо того, чтобы сгореть, водород вступает в реакцию с кислородом внутри устройства, называемого топливным элементом. Электричество и вода производятся. Электричество запускает машину, из выхлопной трубы капает вода.
Попытке перейти на водородные автомобили в 1990-х годах помешали электрические автомобили, которые накапливают свою энергию в бортовой батарее. Но новый толчок для водородных транспортных средств исходит из Азии. Китай, Япония и Южная Корея поставили перед собой амбициозные цели - к 2030 году использовать на своих дорогах миллионы автомобилей с водородным двигателем.
Toyota и Hyundai предлагают автомобили на водороде в Великобритании, но в настоящее время в Великобритании насчитывается менее 20 заправочных станций, работающих на водороде. , в основном сосредоточенные вокруг M25.
«Будет действительно интересно посмотреть, что произойдет», - говорит Лоуз. Но сам он не убежден: «Водород намного дороже электричества, а автомобиль дороже электромобиля».
От себя скажу, что у меня есть огромные сомнения в безопасном использовании водорода в отоплении домов. Помните хлопок из пробирки на уроке химии? А если это будет комната?..
Как видим, движение есть. Куда оно приведет, покажет лишь время. Ну а мы пока полагаемся лишь на свои силы. Канал "Строй без кредитов!" предложит вам еще много интересных решений. До встречи.