Новый проект по развитию в стране зеленого водорода предполагает грандиозный объем работ, но эксперты сомневаются в его полной реализации.
Российское энергетическое агентство (РЭА) Минэнерго России разработало проект по развитию в стране зеленого водорода «Программа развития производства низкоуглеродного водорода в Российской Федерации». Тема актуальная, проекты зеленого водорода активно обсуждаются и продвигаются во всех развитых странах. Новый документ предполагает грандиозный объем работ, хотя сами авторы сомневаются в его полной реализации. В преамбуле документа констатируется отсутствие мирового рынка водорода, технологий его масштабной транспортировки, экономическая неэффективность и множество нерешенных на сегодня технических проблем.
Необходимость разработки программы, говорится в документе, связана с реализацией Парижского соглашения, принятого 12 декабря 2015 г. 21-й сессией Конференции Сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата. Его участники взяли на себя обязательства по сокращению выбросов парниковых газов для удержания глобального потепления в рамках 1,5 ºС от доиндустриальных уровней 1850-1900 гг. Указанные обязательства были подтверждены и актуализированы на Конференции ООН по изменению климата в Глазго в 2021 г. (COP26). Российская Федерация присоединилась к Парижскому соглашению в 2016 г.
По состоянию на 2020 г. среднемировая приземная температура воздуха уже превысила доиндустриальный уровень на 1,1 ºС и продолжает повышаться. По данным мировых аналитических агентств, мировой объем выбросов парниковых газов составляет приблизительно 45-50 Гт СО2-экв. в год. Для удержания глобального потепления в пределах 1,5 ºС необходимо сократить выбросы примерно на 30-35 Гт СО2-экв. в год в среднем до 2050 г. Одним из направлений снижения выбросов является глобальное внедрение концепции углеродной экономики замкнутого цикла.
По имеющимся оценкам, применение водорода с низким углеродным следом позволит сократить выбросы парниковых газов на 5-6 Гт СО2-экв. в год (160 Гт СО2-экв. к 2050 г. накопленным итогом). Таким образом, решения водородной энергетики потенциально могут обеспечить до 20% требуемого сокращения выбросов.
К низкоуглеродному относится водород, произведенный из ископаемых топлив с применением технологии улавливания углекислого газа, пиролизом метана, электролизом воды с использованием электроэнергии атомных электростанций, крупных гидроэлектростанций, а также водород, полученный электролизом воды с использованием электроэнергии от ВИЭ, в том числе солнечных-ветряных- приливных электростанций и малых ГЭС.
Технологии хранения и транспортировки больших объемов водорода находятся, отмечается в проекте программы, на недостаточном уровне готовности и имеют относительно низкую экономическую эффективность, что в настоящее время не позволяет обеспечить формирование мирового рынка торговли водородом. В мире отсутствует флот танкеров для перевозки сжиженного водорода и судоверфи, способные производить такие танкеры. В этой связи в среднесрочной перспективе наибольшую целесообразность получит хранение и транспортировка сжиженного водорода и аммиака с использованием криогенных емкостей, технологическая готовность которых значительно превышает альтернативные решения. Одним из эффективных способов транспортировки водорода может стать трубопроводный транспорт, позволяющий транспортировать значительные объемы водорода без его дополнительной конверсии.
Для транспортировки жидкого водорода и аммиака как внутри страны, так и за ее пределы, могут также использоваться специализированные железнодорожные цистерны, которые позволят обеспечить транспортировку на дальние расстояния. Для транспортировки низкоуглеродного аммиака возможно использование существующего морского, а в отдельных случаях и специального трубопроводного транспорта.
Формирование глобального рынка водорода в долгосрочной перспективе сопряжено с созданием новой масштабной инфраструктуры, в первую очередь транспортной. Аналогичная ситуация с созданием спроса на водород: его применение требует широкого внедрения новых технологий, например, топливных элементов и турбин, работающих на водороде и метано-водородных смесях, а также новых промышленных процессов, таких как прямое восстановление железа в металлургии.
Не решены многие проблемы, связанные с безопасностью, отмечается в проекте, – водород обладает специфическими физико-химическими свойствами, а также высокой диффундирующей способностью, поэтому вероятность утечек по всей цепочке работы с ним велика, что требует обеспечения повышенного уровня промышленной безопасности.
Авторы надеются, вся цепочка водородных технологий, от технологий первичного производства до технологий конечного потребления, будет готова к промышленному использованию к 2030 году.
Очевидно, что в полном объеме программа не может быть выполнена, так как не хватит ресурсов на создание с нуля водородной системы во всех сегментах экономики, практически аналогичной системе снабжения страны ископаемым топливом. Разработчики это понимают, в документе говорится, что водородная энергетика находится в конкуренции с альтернативными методами декарбонизации мировой экономики, прежде всего, электрификацией.
Водородный транспорт уже сейчас конкурирует с батарейными электромобилями, пишут авторы, а перспективные методы теплоснабжения на основе сжигания водородного топлива также будут конкурировать с электрическими методами (как прямыми, так и на основе электрических тепловых насосов). В ряде рынков водород может проиграть эту конкуренцию, что скажется на объемах его потребления.
Отметим опыт Австрии. Там сразу разделил водородные технологии на первоочередные и резервные. К первоочередным отнесли, например, восстановление железа водородом. А на технологии отопления зданий и водородный транспорт денег решили не тратить. Министр климата Австрии Леонора Гевесслер заявила: «Водородные автомобили, среднеразмерные тяжелые грузовики и низкотемпературное тепло в домах и промышленных процессах считаются австрийским правительством «неэффективными». В случае с автомобилями электромобили взяли верх. Мы можем отапливать квартиры и дома гораздо эффективнее другими способами».
Кроме того, в долгосрочной перспективе, возможно появление новых технологий, говорится в программе, которые сделают производство низкоуглеродных энергоносителей не нужным. Например, технологии дешевой и высокоэффективной дальней передачи электроэнергии могут сделать транснациональные поставки водорода неэффективными. Аналогичным образом появление дешевых и высокоэффективных проточных батарей может фактически исключить спрос на водородные промышленные накопители энергии.
Добавим, что выбор между электромобилями и авто на водороде может сделать либо рынок, либо правительство. И решать это надо сейчас, чтобы не тратить огромные средства на создание двух конкурирующих систем, как это сделали в Австрии.
Также сомнительно, что в России следует развивать все направления использования водорода – транспортное, хранение энергии, использование водорода в металлургии и химической промышленности. Наиболее перспективным представляется предложение использовать водород как накопитель энергии в отдаленных населенных пунктах, где он будет вырабатываться за счет ветряков или панелей. «Русгидро» считает успешным свой опыт по строительству ветрогенераторов в отдаленных сибирских поселениях, где они позволяют сэкономить дорогостоящее дизельное топливо, завозимое в период недолгой летней навигации водным путем.
Остальные направления – это задел на будущее, которое может никогда не наступить. Нет ни одного достоверного опытного доказательства, что рост концентрации СО2 в атмосфере вследствие деятельности человечества приводит к глобальному потеплению и катастрофическим последствиям. Есть только два десятка расчетных моделей, дающих в разы различающиеся прогнозы и в достоверности которых существуют обоснованные сомнения.
Наступивший энергетический кризис уже вынудил правительства забыть об обещании «похоронить уголь», данные на СОР26. К тому же Россию сейчас и неизвестно еще на какой срок никто не ждет на мировом рынке с водородом любого цвета, равно как и с дорогостоящей продукцией, произведенной с его использованием.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК
Все материалы рубрики «Нефть и Газ»
17.06.2022
