«Зелёный водород»: дымовая завеса или будущее энергетики?
«Зелёный водород» рекламируется в Евросоюзе как топливо будущего, звучат обещания обеспечить ЕС к 2030 году большим количеством углеродно-нейтральной энергии. Он будет использоваться в городском транспорте, грузовых автомобилях дальнего следования, самолётах, производстве стали и бытовом отоплении, говорят сторонники «водородной энергетики». Но экологи скептически относятся к этой «зелёной добродетели», пишет Года Найокайтите на портале Science|Business Network.
«Мы не можем справиться с климатическим кризисом, потребляя одно и то же количество энергии — просто сжигая разные виды топлива. Энергосбережение, изменение практики энергопотребления и максимально возможная электрификация систем отопления, транспорта и промышленности должны быть в центре наших энергетических планов», — приводит журналистка слова Сильвии Пасторелли, руководитель климатических и энергетических кампаний международной организации Greenpeace.
При этом электролизеры, необходимые для разделения воды на кислород и водород, всё ещё немногочисленны, а возобновляемой электроэнергии, необходимой для их питания, пока недостаточно. По прошлогодним оценкам Европейской комиссии, потребуется от 180 до 470 миллиардов евро, прежде чем «зелёный водород» сможет составить 13-14% энергобаланса ЕС в 2050 году. При этом в США уже запустили план по снижению стоимости 1 кг «зелёного водорода» до 1 доллара к 2030 году, а Германия объединяется с Австралией и Намибией для создания глобальных цепочек поставок водорода. За последние 20 лет было объявлено о почти 450 пилотных проектах производства водорода с низким углеродным следом, и их список продолжает расти, согласно базе данных Международного энергетического агентства.
Однако технологии производства «зелёного водорода» ещё только появляются, и весь процесс стоит дорого. Сегодня «зелёный водород» не может конкурировать с другими источниками энергии или «серым водородом», производимым из ископаемого топлива. Во многих национальных водородных стратегиях предусматривается промежуточный этап — использование метана для производства водорода, но с улавливанием углерода и получением так называемого «голубого водорода». Он рассматривается как более чистая альтернатива его «серому» аналогу, и способ разработки подходов, которые помогут создать водородный рынок.
При этом, хотя технически выбросы углерода при производстве «голубого водорода» могут быть уловлены и захоронены, недавнее исследование ученых из Корнуэльского и Стэндфордского университетов показывает, что этот вид водорода может быть на 20% опаснее для окружающей среды, чем непосредственное сжигание метана. Технология улавливания и хранения углерода, используемая при производстве «голубого водорода», чрезвычайно дорога, а её безопасность пока не доказана в требуемых масштабах, считают в Greenpeace.
Есть существенные разногласия и в самой водородной отрасли. Так, в августе 2021 года Крис Джексон, председатель Ассоциации водородных и топливных элементов Великобритании, ведущей отраслевой группы, уволился за день до того, как британское правительство обнародовало водородную стратегию. Он объяснил свою отставку несогласием с тем, что стратегия основывается на «голубом водороде», который он назвал «дорогостоящим отвлечением». При этом Джексон, генеральный директор британской компании Protium, специализирующийся на устойчивой энергетике, был избран на пост председателя упомянутой ассоциации только в конце июня этого года.
С другой стороны, сторонники «голубого водорода» подчёркивают, что он — не долгосрочное решение, а скорее ступенька к цели. «Конечная цель — «зелёный водород», а роль «голубого» во многом зависит от способности промышленности обеспечивать поставки, — говорит Йорго Хатзимаркакис, бывший депутат Европарламента и генеральный директор Hydrogen Europe, крупнейшей водородной ассоциации ЕС. — Во всяком случае, «голубой водород» следует использовать только в переходный период, чтобы сделать другие технологии применимыми, например, в сфере мобильности. Однако должен быть высокий уровень декарбонизации — как минимум 90%».
Сегодня «серый водород», производимый из ископаемого топлива без улавливания углерода, используется в основном в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. На его долю приходится 830 миллионов тонн выбросов CO2 в год, что эквивалентно годовым выбросам Великобритании и Индонезии вместе взятых. Хотя «зелёный водород» позволит избежать этого загрязнения, многие старые проблемы останутся.
В первую очередь, речь идёт о безопасном хранении водорода. Хотя он менее токсичен и легче рассеивается, чем природный газ, водород имеет широкий диапазон воспламеняющихся концентраций в воздухе и более низкую энергию воспламенения, чем бензин или природный газ, — то есть может легче воспламениться. И хотя некоторые фирмы — к примеру, стартап Kubagen, — заявляют о том, что в ближайшее время с помощью использования революционных материалов обеспечат хранение в четыре раза большего количества водорода в том же объёме, экологи скептически относятся к будущему «водородной экономики».
«Водород — это не волшебная палочка, он останется дефицитным ресурсом, особенно «зелёный водород». Поскольку он не является основным источником энергии, а носителем, и в связи с большими потерями при преобразовании, «зелёный водород» менее эффективен, чем прямая электрификация и реконструкция систем отопления и транспорта, которые должны оставаться приоритетом», — считает Сильвия Пасторелли из Greenpeace. Использование «зелёного водорода» должно быть нацелено на промышленные процессы, в которых декарбонизация труднее достичь, — например, при производстве стали, уверена она.
Водородные проекты на Украине: Фирташ опережает Ахметова
В марте 2021 года вопрос о том, кто будет лидером «водородной экономики» на Украине казался решённым. Накануне немецко-украинского бизнес-форума, который прошёл в Берлине под председательством канцлера ФРГ Ангелы Меркель и премьер-министра Украины Дениса Шмыгаля, немецкая деловая газета Handelsblatt со ссылкой на источники в правительстве Германии сообщила, что первый пилотный проект по водороду в рамках форума уже согласован. По информации издания, речь шла о создании электролизера стоимостью 25 миллионов евро и мощностью 8,5 мегаватт на базе металлургического комбината «Метинвест» в Мариуполе с целью использования полученного водорода на самом комбинате.
Помимо правительств двух стран, в проект должны были быть вовлечены Siemens Energy и крупнейшая украинская энергетическая компания ДТЭК, принадлежащая лейб-олигарху Ринату Ахметову. Но с марта об этом проекте ничего не слышно. Возможно, второе дыхание он получит после начала работы «Зелёного фонда» для Украины, который Германия обязалась создать в рамках сделки с США в отношении «Северного потока — 2». Пока же в начале августа директор по инновациям ДТЭК Эмануэле Вольпе заявил в интервью немецкому правительственному агентству Deutsche Welle, что нет ни одного проекта, который экономически возможно реализовать без грантовой или финансовой поддержки государства и других компаний.
Но если предполагаемый проект ДТЭК и Siemens Energy фокусируется на производстве водорода путем электролиза для снабжения металлургического комбината, то водородные проекты принадлежащей Дмитрию Фирташу «Региональной газовой компании» (РГК) — на возможностях его транспортировки и использования в существующей газовой сети. Стоит учесть, что РГК принадлежат газоснабжающие компании в подавляющем большинстве областей Украины.
В августе 2020 года РГК впервые на Украине приступила к тестовой транспортировке смеси водорода и природного газа на закрытых участках газораспределительной системы (ГРС) с целью её модернизации. Существующая ГРС предположительно не выдерживает 100% водород — этот газ очень текуч и может протечь через арматуру, сварочные швы и даже чёрный металл. В результате испытаний выяснилось, что допустима пока лишь 20% смесь. Эксперимент проходит в пяти областях страны — Волынской, Днепропетровской, Житомирской, Ивано-Франковской и Харьковской.
А уже в марте 2021 года РГК начала подготовку к тестированию метано-водородной смеси в отопительных и бытовых целях. Компания намерена в качестве практического эксперимента предложить жителям двух сёл на 50-100 домов пользоваться такой смесью с 2023-го. Эксперимент планируют завершить к 2025 году. Изначально по соображениям безопасности потребители будут получать смесь природного газа с 10% водорода, а со временем объём водорода доведут до 20%. Метано-водородная смесь будет поступать через газораспределительную систему, максимально приближенную к существующей, и сжигаться в котлах или плитах, специально подготовленных для использования водорода.
В РГК отмечают, что их проект подобен британскому HyDeploy, первому в мире водородному проекту такого рода. HyDeploy запущен в 2019 году в небольшом городе Кил в графстве Стаффордшир в Великобритании, дабы доказать, что 20% смесь водорода с природным газом — более чистая и безопасная альтернатива обычному газу. Благодаря добавлению 20% водорода в закрытую газовую сеть города удается примерно на тех же 20% снизить выбросы CO2 — ведь при сгорании водорода образуется только водяной пар. К эксперименту готовились два года, чтобы удостовериться в способности сети и газовых плит выдерживать водород (собственно, так же поступает и РГК).
Проект HyDeploy финансируется британским регулятором рынка газа и элетроэнерегии Ofgem при поддержке двух газораспределительных компаний — Cadent и Northern Gas Networks, на данный момент в него инвестировано почти 6,8 миллиона фунтов. РГК же планирует реализовать свой водородный проект за счёт собственных средств, при этом сумма инвестиций не называется. Не указано и происхождение водорода, то есть, скорее всего, речь идёт о его «голубом» виде. При этом в июне 2021 года Секретариат Энергетического сообщества признал водородный проект РГК самым крупным исследовательским проектом, необходимым для перехода Украины к «водородной энергетике».
