Водород — ключевое слово современного энергетического мира. Многие называют его чудесным топливом будущего, способным двигать автомобили, корабли и даже самолеты. Интересный факт: на его основе можно даже производить сталь. Главное преимущество? При использовании водорода образуется лишь вода и высвобождается энергия. Но давайте разберемся, насколько все это правда и что скрывается за общим восторгом вокруг водорода. А начнем с малого — напомним себе основы школьной химии.
Водород — первый элемент в периодической таблице Менделеева и самый распространенный во Вселенной, присутствующий даже в звездах. В природе водород редко встречается в чистом виде. Например, когда водород соединяется с кислородом, образуется вода (H₂O), где два атома водорода (H₂) соединены с одним атомом кислорода (O).
Для получения чистого водорода используется метод электролиза. Просто добавьте соду в воду, чтобы улучшить проводимость. Под воздействием тока вода разлагается на водород и кислород, причем водорода выделяется в два раза больше. 1:30С выделяющимся водородом можно делать две вещи: сжигать его или использовать в топливных элементах. Такие элементы работают, как аккумуляторы на водороде и кислороде, преобразуя их в электричество для, например, движения автомобиля. И самое главное — их работа не загрязняет окружающую среду, выделяя лишь тепло и воду.
Изобретение топливного элемента датируется 1800-ми годами. Ещё в те времена в Дании Пауль ла Кур использовал ветряные мельницы для получения водорода для газовых ламп своей школы. В 60-х годах прошлого века General Motors создала автомобиль на водородных топливных элементах. Однако в наше время большая часть водорода идет на производство удобрений и нефти, а не как топливо. Долгое время было проще использовать ископаемое топливо, но с учетом текущего климатического кризиса мир стремится к "нулевым выбросам".
В некоторых отраслях, где электричество не является лучшим решением, водород может стать идеальным выбором. К примеру, в сталелитейной промышленности, которая отвечает за 8% мировых выбросов CO2, долгое время считалось, что только ископаемые топлива могут создавать необходимые реакции. Но водород может сделать это экологично, оставляя лишь воду.
В 2021 году одна из компаний создала первую сталь без ископаемого топлива. Другие компании следуют примеру, стремясь внедрить технологии уже к середине 2020-х. Не только сталь, но и транспорт может стать «чище» благодаря водороду. По данным исследования, многие контейнеровозы, идущие из Китая в США, могут перейти на водород. Возможные изменения: уменьшение грузового пространства на 5% или добавление одной заправочной станции.
Пока по мировым океанам не плавает водородных судов, но уже есть перспективные проекты в этом направлении. Та же картина в авиации: в 2020 году впервые в небо поднялся коммерческий водородный самолет. Airbus разрабатывает три водородные модели, которые могут появиться к 2035 году. Дальние рейсы на водороде - большой вопрос, но исследования утверждают, что даже на коротких рейсах выбросы могут уменьшиться на треть.
Но вот где начинаются сложности: водород не всегда "зеленый". Есть множество способов его получения. Сегодня 90% водорода - это "серый" водород, из ископаемых топлив. Поэтому, прежде чем считать водород чистым топливом, нам нужно сделать его производство экологичным.
Есть два способа экологичного производства водорода, и первый из них - это так называемый "синий" водород. Под синим водородом подразумевается использование ископаемых топлив с технологией улавливания и хранения углерода. Процесс включает производство водорода из природного газа, который называется реформированием метана с помощью пара. Да, выделяется углекислый газ, но, по словам производителей, эти выбросы можно улавливать и складировать. Есть лишь одна проблема... это пока не работает так, как ожидалось.
"Синий водород" - далеко не так экологичен, как это представляется. Нефтегазовые компании обещают удалять до 90% выбросов при его производстве. Но данные правозащитных организаций говорят иначе. Заводы, в лучшем случае, улавливают лишь половину своих выбросов. Кроме того, проблемы с утечками метана по всей цепочке делают процесс еще менее экологичным. Тем не менее, "синий водород" активно используется в энергетических стратегиях многих стран.
Нефтегазовая промышленность ставит на синий водород, однако эксперты сомневаются в его экологичности. Совет по водороду, представляющий интересы крупнейших игроков, предпочел не комментировать критику. Вместе с тем, существуют компании, которые делают ставку на зеленый водород, получаемый с помощью возобновляемой энергии. Этот подход не создает выбросов и является перспективным решением для получения чистого водорода.
На сегодняшний день зеленый водород еще далек от массового производства из-за высокой стоимости. Но благодаря снижению цен на электролизеры и постоянно уменьшающимся расходам на возобновляемую энергию, к 2030 году зеленый водород может стать более доступным, чем синий, и к 2050 году - дешевле, чем серый. Настало ли время делать ставку на экологичное будущее?
Несмотря на обширные возможности водорода, он не является панацеей. Его низкая энергетическая плотность требует значительного пространства для хранения, что создает логистические проблемы. Более того, вопросы эффективности использования возобновляемой энергии все еще стоят остро. Нужен ли нам водород в каждом автомобиле или есть более рациональные решения?
Легковые автомобили на водороде кажутся обещающими, но их эффективность на данный момент оставляет желать лучшего. При использовании водорода потери составляют до 60% энергии, в то время как у электромобилей потери составляют всего 20%. Для перемещения тяжелых грузовиков потребуется много аккумуляторов, которые занимают ценное место для груза.
В последние годы много сил и средств было вложено в разработку водорода. В ближайшие годы главная задача - перевести теорию в практику. Но перед нами встает вопрос: как развивать производство водорода, если потребность в нем еще не сформирована?
Понравилась статья? Подпишитесь на наш канал, чтобы не пропустить новые публикации! Оставляйте свои комментарии, делитесь мнением, и не забудьте поставить лайк, если материал был полезным. До новых встреч!
