Россия начнет выпускать «зеленый» водород
«Роснано» и «Энел Россия» рассматривают такой проект в Мурманске
«Роснано» и «Энел Россия» намерены реализовать первый в России проект по выпуску «зеленого» водорода на базе ветроэлектростанции в Мурманской области. Предполагается выпускать 12 тыс. тонн водорода в год и экспортировать его в ЕС, инвестиции оцениваются в $320 млн. Аналитики отмечают, что производство водорода могло бы решить вопрос с энергопрофицитом в Мурманской области, но конечная стоимость водорода может оказаться слишком высокой, к тому же остаются вопросы относительно способов доставки его клиентам в Европе.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
Фото: Кристина Кормилицына, Коммерсантъ / купить фото
«Роснано» и «Энел Россия» (56,43% у итальянской Enel) намерены заняться совместным производством «зеленого» водорода в России (производится электролизом воды при помощи энергии, полученной из возобновляемых источников), следует из презентации «Роснано», опубликованной Telegram-каналом «Советбезрынка» (источники “Ъ” подтвердили подлинность). Именно «зеленый» водород, считающийся наиболее экологичным, получил приоритет в масштабной программе ЕС по переходу на это топливо.
Базой для производства станет строящаяся ветроэлектростанция (ВЭС) «Энел России» в Мурманской области мощностью 201 МВт (ввод в декабре 2021 года, но возможны задержки), которую генкомпания строит по договору поставки мощности (ДПМ, гарантирует повышенный возврат инвестиций через оптовый энергорынок) для ВИЭ.
Как следует из презентации, проект мощностью 12 тыс. тонн водорода в год предназначен для экспорта в ЕС ежегодным объемом около $55 млн.
Инвестиции в SPV-компанию оцениваются в $320 млн (с учетом инвестиций «Энел Россия» в ВЭС), потенциальный IRR проекта — 10–12%. Срок реализации — до 2024 года. В «Роснано» и Enel комментариев не предоставили.
Мурманская энергосистема относится к «полузапертым» и энергопрофицитна, основной спрос на электроэнергию здесь закрывает Кольская АЭС «Росатома» (также планирует установить пилотные водородные установки). Поэтому из-за месторасположения ВЭС возникало много споров среди участников рынка. Решение по производству водорода на Мурманской ВЭС «не только решит проблему спроса, но и позволит компании выйти на экспортные рынки и создать поток выручки в валюте в одном из самых быстрорастущих сегментов мировой экономики», считает Владимир Скляр из «ВТБ Капитала».
Как Россия пытается выйти на рынок водорода
Но возникает коллизия: согласно правилам оптового энергорынка, вся выработка по ДПМ ВИЭ должна уходить в сеть, только в этом случае она будет оплачиваться рынком. Но при производстве водорода энергия будет направляться на электролиз, а сам водород — на экспорт. Кроме того, стоимость производства водорода методом электролиза пока одна из наиболее дорогих в мире. Platts оценивает стоимость выпуска электролизом PEM для Европы в €3,93 за 1 кг (включая CAPEX) на конец 2020 года.
Перспективы проекта во многом зависят от того, как Enel и «Роснано» будут доставлять этот водород потребителю.
В Мурманской области нет магистральных газопроводов, а вопрос транспортировки водорода по морю на дальние расстояния еще не решен. Остается вариант перевозки в цистернах по железной дороге, но он может оказаться дорогостоящим.
По мнению старшего аналитика Центра энергетики МШУ «Сколково» Юрия Мельникова, вызовом для конкурентоспособности проекта станет стоимость генерируемого водорода. По его оценке, она может составить около €6–7 за кг, исходя из бенчмарков МЭА. К тому же есть риски отсутствия спроса на водород вблизи ветропарка и логистических затрат. Также он указывает на то, что генерируемый таким образом водород может не пройти в будущем сертификацию в качестве «возобновляемого», что важно для европейского рынка, поскольку мощности ВИЭ для его производства уже запланированы в рамках развития энергорынка по ДПМ, а не создаются специально для водорода (принцип дополнительности).
Как НОВАТЭК приступил к первому в России промышленному проекту по генерации электроэнергии из водорода
Проект по водороду должен стать частью более масштабного партнерства «Роснано» и «Энел Россия» в ВИЭ. Стороны намерены создать совместный фонд для участия в отборах по новой программе поддержки зеленой генерации в РФ в 2025–2035 годах, куда каждая сторона вложит по 36,5 млрд руб. (всего €800 млн). Технологическим партнером указан датский Vestas, в то время как партнером «Энел Россия» по «старым» ДПМ ВИЭ выступала Siemens Gamesa. По оценке Владимира Скляра из «ВТБ Капитала», такой проект может добавить до 15 млрд руб. в год к EBITDA «Энел Россия», но в данный момент у компании нет на него денег, и ей может потребоваться привлечение средств акционеров.
- Газета «Коммерсантъ» №10 от 22.01.2021, стр. 7
- Татьяна Дятел подписаться отписаться
- Рынок водорода подписаться отписаться
- Развитие зеленой энергетики подписаться отписаться
Переход на водород
Технологические решения для широкого использования самого эффективного топлива уже существуют
Водород — это самое энергоемкое и легкое вещество из всех видов топлива. Его производство не относится к инновациям — он производился миллионами тонн еще в советские времена, когда его использовали для производства аммиака для получения азотных удобрений.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
Экспериментальная установка Wendelstein 7-X для исследования управляемого термоядерного синтеза. Грайфсвальд (Германия)
Фото: Getty Images
Водород и сегодня используют для производства удобрений, повышения качества бензина, улучшения свойств стали, а также в пищевой промышленности для производства маргарина и твердых кондитерских жиров методом гидрогенизации растительных масел. Без него не обходятся все процессы гидроочистки, гидрообессеривания, гидрокрекинга, регенерации катализаторов. Его также широко применяют для охлаждения генераторов на электростанциях.
С тех пор как появилась перспектива перехода на водородную энергетику с углеводородной, потребность в водороде увеличилась на порядки. Сегодня эта перспектива стала реальностью, поскольку примерно десять лет назад была решена одна из основных проблем с его хранением для дальнейшего использования в качестве автомобильного топлива. Вместо тяжелых, дорогих и небезопасных стальных баллонов для сжатого под высоким давлением водорода стали применять легкие композитные емкости из углепластика, которые прекрасно помещаются в легковых автомобилях. Кроме того, стало возможным получать водород прямо по месту употребления. Появление таких технологий зажгло для водородной энергетики зеленый свет.
Около 20 лет назад во всем мире начали появляться автомобили на водороде, и бывшие выставочные центры пилотных моделей превратились в салоны-магазины серийных образцов. Количество автомобилей на водородном топливе сегодня исчисляется тысячами. Их стоимость составляет около $50–60 тыс. Серийные автомобили на водороде есть у Toyota, Hyundai, Honda. Предсерийные образцы тестируют Audi, Mercedes, BMW, Mazda, Ford и ряд других производителей. Все технические препятствия, столько десятилетий казавшиеся непреодолимыми, пройдены за считаные годы, и теперь вопрос только в экономической целесообразности для массового потребителя. В России такой автомобиль приобрел себе житель Красноярска, но в связи с отсутствием заправок в своем городе перевез машину в Москву и получает топливо в одном из научных институтов.
Как получить водород?
Для развития водородной энергетики нужно будет на государственном уровне решить вопрос, в каком виде доставлять водород к месту его получения. Дело в том, что водород содержится в очень многих видах ископаемых топлив.
«Наиболее дешевый водород получается методом паровой конверсии метана,— рассказывает заведующий отделом гетерогенного катализа Института катализа СО РАН Павел Снытников.— Другой способ — из аммиака. Для его транспортировки, как и для природного газа, в нашей стране даже существует трубопровод, так как аммиак сжижается всего при давлении 8,5 атмосферы. Третье решение — перевозка будущего водорода в виде метанола. В Китае метанол используют как автомобильное топливо. Но в России против метанола почему-то предубеждение, по-видимому, в связи с тем, что с давних пор у нас простой народ пил все, что горело, в том числе и метанол, и люди лишались зрения».
А вот получать его лучше всего там же, где будут потреблять, чтобы уйти от проблем транспортировки чистого водорода. Чтобы использовать водород, например, как автомобильное топливо, нужно закачать его в баллоны под давлением 700 атмосфер. Правда, на сжатие нужна дополнительная энергия. Не меньше энергии требуется на сжижение водорода, так что один из подходящих способов его транспортировки — это перевозка в химически связанном состоянии, например в виде метана, из которого водород должен производиться там же, где будет использоваться. То есть до заправки везут метан, а уже на самой заправке устанавливается небольшое производство, например, конвертер метана в водород. Но этот способ не очень хорош для экологии, поскольку на небольших производствах сложно обеспечить качественную очистку выбросов. Зато экономически он себя вполне оправдывает. Опыт Японии, Кореи и ряда других стран показал, что километр пробега на водороде выходит не дороже бензина. 4 кг водорода, закачанного в баллон, хватает примерно на 800 км пути обычного седана.
Получать водород можно практически из любого углеводородного топлива: из бензина, дизельного топлива или пропан-бутановых смесей. В Институте катализа им. Г. К. Борескова СО РАН ведется работа по гранту РНФ по тематике получения водорода из дизельного топлива. Также разрабатываются методы получения водорода даже из органических носителей, например из бор-гидридов. Главные задачи на будущее развитие водородной энергетики — это не только получение водорода, но и его хранение. Жидкий водород можно хранить только при низких температурах, поэтому его использовали только в критически важных областях, например, как ракетное топливо.
Если отвлечься от автомобилей и обратить внимание на энергообеспечение более крупных стационарных объектов, например жилых или промышленных комплексов, то вся идеология водородной энергетики строится на ее связке с другими источниками энергии. Например, с возобновляемыми — гидро-, ветряными, солнечными электростанциями или с крупными атомными электростанциями. Производство такой энергии идет в одном режиме, а тратится потребителями она в другом, поэтому, когда есть излишки энергии, ее можно тратить на получение водорода даже из обычной воды методом электролиза.
Голубая мечта о зеленом водороде
Электролиз — это способ получения водорода из воды, который, к сожалению, требует больших энергозатрат, поэтому он оправдан только в тех случаях, когда вырабатываемую энергию необходимо запасти, пусть даже и с невысоким КПД. Лучше всего использовать для этого источники, где постоянно возникают достаточно большие излишки энергии. Емкости аккумуляторов для ее сохранения не хватает, кроме того, аккумуляторы быстро разряжаются, а полученный методом электролиза водород — это гарантированный запас энергии, можно сказать, воплощение мечты о чистой энергии, так называемом зеленом водороде. К сожалению, пока всего 2% общего объема водорода в мире производится методом электролиза. 75% водорода получают из природного газа и 25% — сжиганием угля. Цены топлива, полученного по этим технологиям, также несопоставимы: $1,7 за 1 кг водорода из природного газа и $5–10 за водород, полученный электролизом. Впрочем, стоимость зависит от источника энергии. Например, от энергии АЭС зеленый водород вдвое дешевле ($3–5), чем от возобновляемых источников энергии.
Основные организации в России, заинтересованные в получении водорода — это компании «Росатом» и «Газпром». Атомные электростанции нуждаются в сохранении избытка энергии в виде водорода и дальнейшего его использования. А добывающая компания хочет перерабатывать природный газ в водород, имея соответствующие установки непосредственно в местах использования, например на автомобильных заправках. Для решения проблемы транспортировки водорода можно переводить его в спирты — метанол, диметиловый эфир, чтобы получать из них водород, что называется, «по требованию» для дальнейшего использования на энергоустановках. Это химия получения водородсодержащих компонентов, и она достаточно хорошо освоена.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
Как перестать сжигать топливо
Вообще, заявления о том, что водород — это экологически чистое топливо, не совсем справедливы. Из школьного курса химии мы помним, что после сжигания водорода получается вода. Но горит-то он в воздухе, где высокое содержание азота, и в результате реакции кислорода и азота при высоких температурах мы получаем те же токсичные оксиды азота, что и при сжигании бензина, только в меньшем объеме. Собственно, водород здесь ни при чем: любое высокотемпературное горение вызывает в воздухе реакцию взаимодействия кислорода и азота с образованием оксидов. По этой причине получать электричество с помощью сжигания любого топлива — это не самый экологичный способ. А тем более углеводородного, которое сгорает с выделением выбросов углекислого газа в атмосферу. Чтобы решить проблемы с выбросами в атмосферу, нужно прекратить сжигать топливо и снизить градус его потребления до комнатной температуры. В этом могут помочь топливные элементы.
Применение водорода в топливных элементах является самым экологичным. Разные топливные элементы используют водород при разных температурах и могут быть более или менее привередливы к его чистоте. Низкотемпературные топливные элементы работают на чистом водороде, а высокотемпературные вполне удовлетворяются синтез-газом. Топливный элемент — это электрохимическое устройство, которое преобразует химическую энергию водорода в электрическую (процесс, обратный электролизу) с достаточно высоким КПД. Институт катализа СО РАН сотрудничает с российскими производителями топливных элементов — ГК «ИнЭнерджи» и Институтом проблем химической физики РАН, где были разработаны и созданы сверхлегкие топливные элементы для беспилотных летательных аппаратов. В настоящее время там ведутся разработки более крупных топливных элементов для автомобильных передвижных платформ. Рынок топливных элементов еще только формируется, поскольку область их применения постоянно растет. Появляются новые возможности в разработке — осваивается новый экономический сектор. Вопросы могут быть самые разные — например, обеспечение дальних трасс или камер видеонаблюдения источниками связи или возможность установки автономных вышек сотовой связи. Источники водородной энергии всегда работают как тандем «топливный элемент на водороде плюс аккумулятор». Аккумулятор способен сглаживать пиковые нагрузки, а топливный элемент обеспечивает длительную выработку электроэнергии.
Сегодня в мире на топливных элементах работают тысячи небольших энергоустановок. В США, Японии и некоторых странах Европы они уже около 30 лет снабжают водородной энергией небольшие частные поселки, большие и удаленные от города супермаркеты или промышленные объекты. В отличие от дизель-генераторов это намного более бесшумные системы, так что их широко используют как запасные источники энергии в случае сбоев в работе основного источника энергообеспечения.
Сколько стоит чистый воздух
В качестве грантового финансирования на развитие индустрии водородной энергетики некоторые страны ЕС ежегодно выделяют сотни миллионов евро, США — сотни миллионов долларов. Совокупные вложения Европы и США в эту отрасль исчисляются миллиардами. Сейчас многие компании во всем мире делают попытки использовать источники энергии на топливных элементах в самых разных областях. В ближайшие десятилетия может измениться сама концепция человеческого энергопотребления.
В России развитие топливных элементов исторически связано с космическими программами в середине ХХ века. Щелочные топливные элементы использовались во многих космических проектах, где требовались автономные энергоустановки.
В 2020 году правительство России утвердило энергетическую стратегию Российской Федерации на период до 2035 года и ключевые меры развития водородной энергетики. В этом же году был создан консорциум по водородной энергетике, куда вошли ведущие научные институты: Томский политехнический университет, Институт катализа СО РАН, Институт проблем химической физики РАН, Институт нефтехимического синтеза РАН, Самарский государственный технический университет и Сахалинский государственный университет. В программе развития водородной энергетики РФ намечено создание водородных кластеров и пилотных проектов по производству и экспорту водорода. Планируется развитие первых коммерческих проектов производства водорода. Сегодня в РФ появляются отдельные пилотные проекты с использованием водородной энергетики, но до массового внедрения пока не дошло: скорее производители демонстрируют свою готовность к реализации подобных проектов в случае выделения финансирования со стороны, например, госкорпораций. Так, в конце 2019 года в Санкт-Петербурге был запущен трамвай на водородном топливе, а ОАО «Газпром» и ОАО «РЖД» в качестве пилотного проекта обсуждают возможность запуска поезда на Сахалине на топливных водородных элементах.
- Журнал «Коммерсантъ Наука» №23 от 23.06.2021, стр. 21
Зеленый водород
Зеленый водород стал одной из основных опор Фонда восстановления ЕС. Некоторые средства станут крупнейшим пакетом стимулов, когда-либо финансировавшимся из бюджета ЕС, с общим экономическим вливанием 1.8 триллиона евро, используемым для восстановления Европы после COVID-19. Энергетический переход является одной из осей этого восстановления, из которых 30% бюджета выделяется на изменение климата. Вот где водород зеленый он начинает приобретать статус, привлекая все больший и больший интерес и помещая его в общественные дебаты в качестве одного из основных столпов экономической декарбонизации. Но что такое зеленый водород?
В этой статье мы расскажем вам, что такое зеленый водород, каковы его характеристики и важность.
Что такое зеленый водород
Водород — самый распространенный химический элемент на Земле, но у него есть проблема: он не доступен в свободном доступе в окружающей среде (например, в резервуарах), но всегда соединяется с другими элементами (например, с водой, H2O или метаном, CH4). СледовательноЧтобы его можно было использовать в энергетических приложениях, его сначала нужно высвободить, то есть отделить от остальных элементов.
Чтобы провести это разделение и получить свободный водород, необходимо провести некоторые процессы, и на них тратится энергия. Это определяет водород как носитель энергии, а не как первичную энергию или топливо, которые многие люди считают. Зеленый водород — это энергоноситель, а не основной источник энергии. Другими словами, водород — это вещество, которое может накапливать энергию, которую затем можно контролировать в другом месте. Таким образом, можно сравнить с литиевыми батареями, которые накапливают электричество, а не ископаемое топливо, такое как природный газ.
Потенциал водорода в борьбе с изменением климата заключается в его способности заменять ископаемое топливо в приложениях, где декарбонизация является более сложной, например, в морском и воздушном транспорте или в некоторых промышленных процессах. Более того, имеет большой потенциал в качестве сезонной системы хранения энергии (долгосрочное), которое может долго накапливать энергию, а затем использовать ее по требованию.
Происхождение и типы водорода
Как бесцветный газ, правда в том, что, когда мы говорим о водороде, мы обычно используем очень красочные термины, чтобы выразить его. Многие из вас слышали о водородно-зеленом, сером, синем и т. Д. Цвет, присвоенный водороду, — это не что иное, как этикетка, на которой его классифицируют по его происхождению и количеству углекислого газа, выделяемого во время его производства. Другими словами, простой способ понять, насколько он «чистый»:
- Коричневый водород: Его получают путем газификации угля, а в процессе производства выделяется углекислый газ. Иногда его называют черным водородом.
- Серый водород: получается в результате риформинга природного газа. В настоящее время это самая распространенная и дешевая продукция, хотя ожидается, что ее стоимость вырастет из-за стоимости прав на выбросы углекислого газа. При производстве 1 тонны золы H2 будет выделяться от 9 до 12 тонн CO2.
- Голубой водород: Его также получают путем риформинга природного газа, разница в том, что выбросы CO2 частично или полностью предотвращаются за счет системы улавливания углерода. Позже этот диоксид углерода можно использовать, например, для производства синтетического топлива.
- Зеленый водород: Его получают путем электролиза воды с использованием электричества из возобновляемых источников энергии. Это самый дорогой, но по мере снижения стоимости возобновляемых источников энергии и электролизеров ожидается, что его цена будет постепенно снижаться. Другой тип зеленого водорода производится из биогаза с использованием отходов животноводства, сельского хозяйства и / или бытовых отходов.
На самом деле, процесс производства зеленого водорода совсем несложен: при электролизе просто используется электрический ток, чтобы расщепить воду (H2O) на кислород (O2) и водород (H2). Настоящая проблема заключается в том, чтобы быть конкурентоспособными, для чего требуется много дешевой возобновляемой электроэнергии (которая более или менее фиксирована), а также эффективная и масштабируемая технология электролизных ячеек.
Использование зеленого водорода
Теоретически один из наиболее эффективных способов обезуглероживания экономики — попытаться электрифицировать всю энергетическую систему. Однако в настоящее время использование аккумуляторных и электрических технологий невозможно, в зависимости от области применения. Во многих из них зеленый водород может заменить ископаемое топливо, хотя не все так зрелы и просты:
Вместо этого используйте коричневый и серый водород. Первым шагом должна стать замена всего ископаемого водорода, используемого в настоящее время в промышленности, использование разработанных технологий и снижение затрат. Задача немалая: глобальный спрос на водород для производства электроэнергии будет потреблять 3.600 ТВтч, что больше, чем общее годовое производство электроэнергии в ЕС. Вот основные области применения зеленого водорода:
- Тяжелая индустрия. Крупные потребители стали, цемента, химических компаний и других ископаемых видов топлива не являются легкодоступными или неосуществимыми.
- Энергетический магазин. Это, несомненно, одно из самых многообещающих приложений для водорода: в качестве сезонной системы хранения энергии. С ростом популярности возобновляемых источников энергии мы обнаружим, что стоимость электроэнергии действительно дешевая, и даже будет излишек, потому что негде ее потреблять. Именно здесь в игру вступает водород, который можно дешево производить, а затем использовать по требованию для любого применения, будь то производство электроэнергии или любое другое применение.
- Транспорт. Несомненно, транспорт — еще одно из наиболее многообещающих применений водорода. В современном легком транспорте батареи побеждают в соревновании, но некоторые производители (особенно Япония) продолжают разрабатывать свои модели топливных элементов, и результаты становятся все более многообещающими.
- Обогрев. Бытовое и промышленное отопление — это сектор, который не всегда можно электрифицировать (тепловые насосы не всегда подходят), и водород может быть частичным решением. Кроме того, существующая инфраструктура (например, сети природного газа) может использоваться для увеличения спроса. Фактически, смешивание до 20% по объему водорода в существующей газовой сети требует минимальных модификаций сети или оборудования конечного пользователя.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о зеленом водороде и его применениях.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Полный путь к статье: Зеленые возобновляемые источники энергии » Новые технологии » Зеленый водород
Будьте первым, чтобы комментировать
Пятый элемент энергетики будущего
8 июля Европейский союз представит свою водородную стратегию. Это одна из частей плана восстановления экономики ЕС после пандемии коронавируса. В стратегии изложены основные способы использования водородного топлива, оценена его роль в сокращении парниковых выбросов, усиливающих изменение климата. В сети уже появился черновик этого документа. Из него следует, что в экологической трансформации мировой энергетики важную роль сыграют «зеленый» и «синий» водород. В цветах топлива, а также в его экономических основах разбирался Plus-one.ru.
Фото: iStock.com
Каким бывает водородное топливо
Большинству людей водород известен как химический элемент, из которого состоит вода. На самом деле он составляет 90% материи во Вселенной. А это три четверти от ее массы. Тем не менее на Земле нет естественных отложений водорода, его нужно извлекать из других соединений с помощью химических процессов.
Водород, получаемый из угля и газа, называют «серым». Если при производстве улавливается и захоранивается CO2 — «синим». Экологичную альтернативу — «зеленый» водород — получают из воды с помощью электролиза, при использовании электроэнергии, выработанной на базе возобновляемых источников. Под воздействием тока вода разлагается на водород и кислород.
Сегодня водород в качестве топлива используется ограниченно — в основном в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.
Именно «зеленый» водород может сыграть решающую роль в сокращении выбросов СО2 до нуля в рамках Парижского соглашения. В отличие от ветра и солнца, он может использоваться независимо от погоды и времени суток. Его техническое преимущество отметил Клаус-Дитер Борхардт, заместитель директора Генерального директората по вопросам энергетики Европейской комиссии:
«Лучший бизнес-кейс для „зеленого“ водорода — производить его из избыточной электроэнергии от ВИЭ с помощью электролиза, когда цены очень низкие или даже отрицательные. Это поможет избежать затрат на остановку работы ВИЭ».
В 2017 году такая недовыработка составила 5,6 ТВт·ч, что сравнимо с двухдневным потреблением электричества во всей России.
Почему «зеленый» водород понадобился сейчас
Коронавирус оказался серьезным вызовом для всего мира. Но последствия климатических изменений могут оказаться еще серьезнее. Они способны поставить под угрозу выживание всего человечества. Поэтому эксперты ООН, Международного энергетического агентства (МЭА), Всемирного банка и Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) призывают государства инвестировать в новые низкоуглеродные технологии для восстановления экономики после COVID-2019. Одна из таких технологий — «зеленый» водород.
Коронавирус на страже климата
Изменит ли пандемия энергетический рынок
Сегодня все больше компаний ставят амбициозные цели по достижению углеродной нейтральности. О нулевых выбросах к 2050 году уже заявили крупные нефтегазовые компании Shell, BP, Total. Однако без «зеленого» водорода полная декарбонизация экономики невозможна. Он необходим, чтобы заменить традиционные углеводороды в тех сегментах, где полная электрификация невозможна: дальние грузоперевозки, морской транспорт, авиация, теплоснабжение зданий, химическая отрасль.
Кроме того, «зеленый» водород — недостающее звено энергетических систем будущего, в которых до двух третей электроэнергии может вырабатываться от солнца и ветра. Он может приводить электросети к сбалансированному состоянию в те моменты, когда ВИЭ производят больше электричества, чем нужно. Произведенный из излишков водород может долго храниться в соляных пещерах или в уже существующих хранилищах газа. И выступать пятым элементом устойчивой энергетики будущего вместе с солнечными, ветряными, атомными и гидроэлектростанциями.
Сколько стоит водородное топливо
Основной барьер, который стоит на пути развития «зеленого» водорода, — это затраты на его производство. Пока «зеленый» водород стоит в 2–5 раз дороже «серого» или «синего». В стоимость его производства входят затраты на электричество от возобновляемых источников энергии, стоимость электролизера и коэффициент его нагрузки.
По оценкам Международного агентства по возобновляемой энергии (IRENA), для того чтобы «зеленый» водород мог составить конкуренцию «синему», затраты на его производство должны упасть ниже $2,5 за кг. Черновик стратегии ЕС ставит целью снизить стоимость производства «зеленого» водорода до €2 за килограмм. Для этого стоимость электроэнергии, произведенной на базе ветра или солнца, должна быть не выше 1–2 центов за кВт·ч. В 2018 году уровень в 2–3 цента был зарегистрирован в Египте, Индии, США (Техас), Саудовской Аравии. Стоимость электролиза также должна упасть до $200 за кВт·ч с сегодняшних 840. Но даже при цене в $1,5 за кг водород будет дороже природного газа. Для повышения его конкурентоспособности потребуется более высокий налог на выбросы СО2.
«Мы, вероятно, находимся в той же ситуации, что и десятилетие или два назад с возобновляемой энергией, когда „зеленый“ водород все еще стоит дороже, чем альтернативы. Но даже сегодня он дороже всего лишь в два-три раза, а не в 100. При дальнейшем развитии и прорыве на политическом уровне технология скоро станет конкурентоспособной», — оценил перспективы «зеленого» водорода заместитель директора по инвестициям в устойчивые ресурсы в Европейском банке реконструкции и развития Кристиан Карраретто.
Что, кроме высокой цены, мешает внедрению водорода
Фото: iStock.com
Еще один вызов для отрасли — производство электролизеров. Сейчас оно находится на начальной стадии. Проекты реализуются в Великобритании, Норвегии, Японии, Канаде и других странах. К 2021 году может быть установлено до 730 мВт новых мощностей. В Нидерландах об инвестициях в электролизеры объявили сразу несколько компаний, в том числе Shell, BP, Engie, Orsted. Если инициативы будут реализованы, то к 2030 году в стране появится от 5 до 10 ГВт мощностей электролизеров. Но для этого необходима поддержка государства, считает профессор университета Гронингена Катринус Джепма.
«Если мы хотим, чтобы водород использовался в уже существующей газовой инфраструктуре, нужны стандарты, регулирующие качество газа. Нужно решить вопросы безопасности во всей производственной цепочке. Предпочтительно, чтобы правила были выработаны на европейском уровне».
Водород может сыграть ключевую роль в достижении нулевых выбросов в промышленности и транспорте. Но для этого нужно в разы больше электроэнергии, а также большие объемы воды.
«Чтобы заменить половину объема топлива, используемого в авиации и морских перевозках, синтетическим, потребуется от 1 до 6 тысяч гигаватт ВИЭ. Сегодня же в мире установлено только 1200 ГВт», — рассказал Дольф Гилен, директор центра IRENA по инновациям и технологиям.
С водой, по словам экспертов, проблем в ближайшее время не возникнет. Тем не менее угроза истощения водных запасов существует, и это нужно учитывать при моделировании.
Как связаны водород и Цели устойчивого развития
«Зеленый» водород может способствовать достижению сразу нескольких Целей устойчивого развития — прежде всего, борьбе с изменением климата. Роль водорода в декарбонизации — ключевая. «Зеленый» водород позволит сократить выбросы СО2 даже в тех отраслях, где раньше это было проблематично: в грузоперевозках, в тяжелой промышленности, в энергоснабжении зданий. Реструктуризация углеродной экономики в водородную улучшит состояние окружающей среды и здоровье людей.
В долгосрочной перспективе «зеленый» водород может стать ключевым элементом энергетических систем, полностью основанных на возобновляемой энергии.
Какие цели по водороду ставят разные страны
Самую амбициозную цель — построить «водородное общество» — поставила перед собой Япония. У нее из-за географического положения (густонаселенные острова) и аварии на Фукусиме не осталось других способов провести декарбонизацию к середине века. Ставка на водород делается в первую очередь в промышленности. К 2050 году водородные машины и автобусы должны стать основным средством передвижения. Первые из них появятся на перенесенных Олимпийских играх в 2021 году. В марте 2020 года вблизи разрушенной атомной станции Фукусима-Дайичи открылась водородная станция на солнечной энергии. Завод позволит заправлять ежедневно 560 автомобилей на топливных элементах.
10 июня национальную стратегию по водороду приняла Германия. В ее рамках планируется увеличить производство до 5 ГВт к 2030 году и до 10 ГВт к 2040 году. На это выделены €7 млрд.
В июле водородную стратегию представит Европейский союз. Судя по черновикам документа, попавшим в сеть, приоритетным является развитие «зеленого» водорода.
Более 30 регионов в 13 европейских странах вступили в ассоциацию The European Hydrogen Valleys Partnership (Европейское партнерство по водородным долинам). «Долиной» может стать город, регион или промышленный кластер, где водород используется в производственных цепочках. Один из примеров — HEAVENN в Нидерландах, где нефтегазовый концерн Shell и нидерландская газовая компания Gasunie планируют реализовать крупнейший в Европе проект по производству экологически чистого водорода: до 800 тыс. тонн к 2040 году.
У России также есть все шансы стать ведущим игроком на рынке как «синего», так и «зеленого» водорода благодаря значительным запасам пресной воды, излишним генерирующим мощностям и недозагруженности ГЭС и АЭС, потенциалу развития ВИЭ и развитой газовой инфраструктуре. Многие компании уже сейчас заинтересованы в разработке водородных технологий для экспортных рынков, в том числе Японии. Перспективы использования водорода на внутреннем рынке невелики из-за отсутствия целей по декарбонизации. Пилотные проекты могут быть запущены в городах с грязным воздухом.