Водород преподносится как ключ к глобальному энергетическому переходу. Но до сих пор его вклад был незначительным. Почему же водород задерживается, если он так хорош?
Водород - самый распространенный элемент во Вселенной, возможно, именно поэтому он заслуживает почетного места в периодической таблице. Он бесцветен, не имеет запаха и нетоксичен, состоит из одного протона и одного электрона. Он также очень горюч. Каждый килограмм водорода или H2 содержит примерно в 2,4 раза больше энергии, чем природный газ. Впечатляет, правда?
Так и есть. Промышленность уже давно поняла преимущества и десятилетиями использует водород в нефтехимическом секторе - в основном для переработки нефти, производства аммиака для удобрений, а также в производстве метанола и стали. Но он также превозносится как средство ускорения нашего перехода к экологически чистой энергии. Даже Европейская комиссия назвала водород "недостающей частью головоломки на пути к полностью декарбонизированной экономике".
Чем же он так хорош?
Это чистое, универсальное топливо, которое не производит прямых выбросов парниковых газов - все, что требуется для высвобождения энергии, это кислород, а единственным побочным продуктом является вода.
Потенциально оно может помочь некоторым загрязняющим отраслям сократить выбросы CO2. Вспомните большегрузный транспорт или здания, где водород можно смешивать с существующими газовыми сетями для отопления. Но его также можно использовать для хранения возобновляемой энергии в энергетическом секторе и для замены ископаемого топлива в химической промышленности и производстве топлива.
Звучит как зеленая мечта
Давайте не будем увлекаться. Дело в том, что водород не существует на нашей планете в чистом виде. Это отличный материал, когда вы можете получить его в свои руки, но, в отличие от ископаемого топлива, он не просто лежит и ждет, когда его вытащат из древней дремоты. Фактически, отделение его от других веществ, чтобы мы могли хранить и использовать его, требует времени и энергии, что также приравнивается к деньгам.
Значит, есть какой-то подвох...
- Да, похоже, что оно так и есть. Но разве не всегда?
Водород - как он производится. С точки зрения экологии, энергоемкие способы его добычи становятся второстепенными, если он производится без выбросов CO2. Но это далеко не всегда так. Многочисленные методы производства водорода сложны - от чистых до грязных.
Зарыть голову в песок?
Не рекомендуется. Нет, мы представляем шикарную цветовую схему. Так что на следующие пару абзацев постарайтесь забыть о том, что водород на самом деле бесцветный газ.
- Наиболее распространенная форма H2, используемая сегодня (около 95%), была названа серым водородом.
Если это напоминает о выбросах, то это верно. На каждую тонну серого водорода приходится около 10 тонн выбросов CO2, поскольку процесс производства - также известный как паровой метановый риформинг или SMR - основан на использовании газа или ископаемого топлива.
- Синий водород звучит намного чище. Но это всего лишь цветовой обман, потому что на самом деле он также производится из метана. Единственное, казалось бы, положительное свойство - это то, что выбросы CO2 в процессе производства улавливаются и хранятся под землей.
- Розовый водород, напоминающий о 1980-х годах, зависит от ядерной энергии. Поэтому, хотя он может работать в некоторых странах, где ядерная энергетика развита, это не глобальное решение. Он также не розовый.
Другие варианты включают коричневый,
- черный, желтый, бирюзовый и зеленый водород. По правде говоря, единственный вариант, который имеет реальный смысл с точки зрения снижения углеродного следа, - это зеленый.
Это потому, что зеленый водород производится путем электролиза (расщепления воды на кислород и водород) с использованием возобновляемой энергии. Это означает нулевые выбросы CO2 и отсутствие необходимости убирать за собой мусор. Кроме того, он не наносит вреда мировым запасам воды.
Тем не менее, в настоящее время этот метод составляет менее 1% мирового производства водорода.
Чего же мы ждем?
В двух словах, снижения цен. В настоящее время производство зеленого водорода обходится более чем в два раза дороже, чем его грязно-серого аналога. Но ситуация меняется.
Чем больше у нас будет возобновляемых источников энергии - а по прогнозам, к 2040 году их доля в мире вырастет до 45%, - тем доступнее будет зеленый водород. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в результате развития инфраструктуры экологически чистой энергетики стоимость производства может снизиться на 30% к 2030 году.
Значит, как только цены снизятся, все будет готово?
Полностью раскрываю, есть еще одна загвоздка. Водород гораздо сложнее хранить, чем ископаемое топливо, потому что у него очень низкая плотность. Это самый легкий газ во Вселенной, за ним следует гелий. Он также очень взрывоопасен.
Все эти особенности означают, что газ должен быть заключен под огромным давлением в специальные контейнеры. Или хранить в жидком виде при температуре минус 253 градуса по Цельсию. Таким образом, это не совсем то, что можно купить в местном магазине "Сделай сам" и хранить в гараже на случай, если запасы газа закончатся.
Но что действительно отрезвляет, так это огромное количество электроэнергии, которое потребуется для крупномасштабного производства зеленого водорода.
В настоящее время в мире ежегодно производится около 70 миллионов тонн водорода, при этом в атмосферу выбрасывается около 830 миллионов тонн CO2. Что, что еще более отрезвляет, примерно эквивалентно выбросам углекислого газа Соединенного Королевства и Индонезии вместе взятых.
И вот что: для замены этих 70 миллионов тонн на экологически чистый водород потребуется около 3 600 ТВтч, что превышает годовой объем электроэнергии, вырабатываемой всем Европейским Союзом. Нам потребуется гораздо больше для декарбонизации таких секторов, как большегрузный транспорт.
Что это нам дает?
Хороший вопрос. Зеленый водород, конечно, не является ответом на наши среднесрочные энергетические потребности, но он может сыграть решающую роль в декарбонизации секторов, которые сложно электрифицировать к 2050 году - таких как тяжелый транспорт и промышленность. Другими словами, последние 20%, которые трудно отучить от ископаемого топлива.
- Но это не будет дешево. По данным Комиссии по энергетическому переходу (ETC), для создания водородной экономики, на которую будет приходиться 15-20% энергопотребления, нам придется выложить 15 триллионов долларов (12,6 триллионов евро) в период до 2050 года.
- Да, это более чем скромная сумма, но по сравнению с прогнозами ведущих экономистов, которые считают, что неспособность решить проблему изменения климата может стоить нам более 50 триллионов долларов за тот же период, "зеленый" водород на самом деле звучит как кража.
Так что, в конечном счете, говорят деньги?
Деньги, безусловно, имеют свое мнение, но суть в том, что доводы в пользу зеленого водорода наиболее убедительны, когда предложение возобновляемой энергии опережает спрос. Возможно, это звучит как научная фантастика, но именно к этому мы должны идти.
Спасибо, что дочитали до конца! Если вам понравилась статья поделитесь заметкой с друзьями в социальные сети, Одноклассники, WhatsApp, Telegram или другие мессенджеры.
Подписывайтесь на мой канал и узнаете первыми, о свежих новостях. Буду рад вашему лайку, ведь ваша активность помогает продвижению публикаций.
У вас есть, чем поделиться, пишите в комментариях. (Продолжение следует)