На сегодняшний день более 40 стран мира разработали национальные стратегии по водороду, сообщается в докладе МЭА «Глобальный обзор по водороду 2023». Однако установленная мощность и объемы остаются низкими, поскольку девелоперы ждут государственной помощи, прежде чем делать инвестиции в свой дорогой продукт, а усилия по стимулированию спроса на водород с низким уровнем выбросов отстают от того, что необходимо для достижения климатических целей.
Таким образом, согласно докладу, доля водорода с низким уровнем выбросов по-прежнему составляет менее 1% от общего объема производства водорода.
Водородные программы разрабатывались под лозунгами борьбы с выбросами СО2. Использование водорода предполагалось для трех основных целей: 1) накопление энергии ВИЭ-генерации в моменты пиковой производительности; 2) замена водородом углеродсодержащей органики (газ, нефть, уголь); 3) замена зеленым водородом продукта из газа и угля.
Первая цель находится в зачаточном состоянии. Единственный проект хранения водорода испытывают в Швеции, где водород хранится в пещере, вырубленной в скальной породе.
В достижении двух других целей имеются определенные частные успехи, кроме решения двух главных вопросов: 1) если водород уже используется в технологическом процессе, зачем заменять его многократно более дорогим зеленым водородом; 2) зачем использовать водород там, где без него прекрасно обходятся, например, делать водородные грузовики или добавлять водород в метан для сжигания в турбинах электростанций. Соответственно, МЭА сообщает, что использование водорода в новых областях применения в тяжелой промышленности, транспорте, производстве топлива на основе водорода, производстве и хранении электроэнергии, которые являются ключевыми для перехода к экологически чистой энергетике, остаются минимальными и составляют менее 0,1% мирового спроса. А потребление водорода в целом растет: в 2022 году мировое использование водорода достигло 95 миллионов тонн, что почти на 3% больше, чем в предыдущем году.
В промышленности в 2022 году было использовано 53 млн тонн водорода, рост на 2% по сравнению с 2021 годом, что обусловлено ростом мирового спроса на аммиак на 0,4% и на метанол на 5%. Китай остается основным потребителем водорода в промышленности, на его долю приходится 35% мирового промышленного использования, за ним следуют Ближний Восток (14%), Северная Америка (10%) и Индия (9%). Использование водорода в промышленности Европы сократилось на 18% в 2022 году, в основном из-за 20%-ного снижения активности в секторе производства аммиака.
На сегодня практически весь водород, используемый в промышленности, производится из ископаемого топлива и используется на тех же предприятиях. Улавливание углерода является обычной практикой в некоторых подотраслях промышленности, при этом большая часть из 140 млн тонн улавливаемого CO2 используется для других промышленных применений (таких как производство карбамида) или выбрасывается в атмосферу. Есть лишь несколько проектов по хранению CO2 под землей.
Из 53 млн тонн водорода, использованного в промышленности в 2022 году, около 60% пришлось на производство аммиака, 30% − на метанол и 10% − на прямое восстановление железа (DRI) в черной металлургии.
Производство водорода с низким уровнем выбросов на промышленных предприятиях в 2022 году составило около 285 тыс. тонн по сравнению с 240 тыс. тонн в 2021 году. Более 90% этих мощностей работают на ископаемом топливе с поглощением углерода (CCU).
В 2022 году прогресса в низкоуглеродном водороде не было, а в 2023 году должны быть запущены только три относительно небольших электролизных проекта (показатель мощности относится к мощности электролизеров): один в Испании (8 МВт для замены природного газа водородом), один в Швеции (17 МВт для нагрева стали до прокатных температур) и один в Индии (5 МВт для производства метанола).
В стадии строительства или с утвержденным FID (окончательное решение об инвестировании) находятся проекты по производству более 600 тыс. тонн водорода с низким уровнем выбросов (в Европе − 40%, Китае − 28% и на Ближнем Востоке −24%). Наиболее примечательным в докладе назван китайский проект по производству электролизного водорода для выработки 390 тыс. тонн аммиака. Его строительство началось в апреле 2023 года и планируется завершить в 2025 году.
МЭА констатирует в докладе, что потенциальные новые области применения, такие как использование водорода в качестве восстановителя в металлургии (DRI), на транспорте, в производство топлива на основе водорода (такого как аммиак или синтетические углеводороды), в модернизация производства биотоплива, для высокотемпературного нагрева в промышленности, для хранения и выработки электроэнергии, а также в других областях, будет очень небольшим из-за существования более эффективных альтернатив с низким уровнем выбросов.
С точки зрения количественного роста применений водорода вне конкуренции оказался транспорт. Использование водорода на автомобильном транспорте в 2022 году увеличилось примерно на 45% по сравнению с 2021 годом. К концу 2022 года количество автомобилей и фургонов на топливных элементах (FCEV) превысило 58 000, что почти на 40% больше по сравнению с предыдущим годом, и достигло примерно 63 000 в первой половине 2023 года.
В 2022 году было продано около 15 000 автомобилей на топливных элементах, причем на Корею пришлось около двух третей этого увеличения. Корея является крупнейшим рынком автомобилей на топливных элементах в мире − более 32 000 автомобилей на топливных элементах по состоянию на первую половину 2023 года. Вторым по величине рынком сбыта являются Соединенные Штаты, где на дорогах находится около 16 000 автомобилей на топливных элементах. Япония по-прежнему является родиной третьего по величине парка автомобилей на топливных элементах, однако в 2022 году в стране было продано менее 1 000 единиц, а это означает, что в Европе наблюдался более высокий рост − почти 1 500 новых автомобилей.
В 2022 году Китай добавил более 200 автомобилей на топливных элементах, но основной парк пришелся на тяжелые транспортные средства, в результате, хотя в Китае находится всего 20% всех FCEV, они потребляют более половины водорода, используемого автомобильным транспортом.
При этом количество автомобилей на топливных элементах остается значительно меньшим, чем электромобилей − 18 миллионов на конец 2022 года.
В прошлом и нынешнем годах на железных дорогах Германии появились поезда на водороде, и их применение в стране планируется активно увеличивать. Кроме того, в 2023 году вступят в эксплуатацию несколько паромов на топливных элементах.
В докладе МЭА отдельное внимание уделяется задачам правительств по стимулированию спроса на зеленый водород. В странах с принятыми водородными программами предусматривается использование к 2030 году 27-35 млн тонн зеленого водорода. Однако это не соответствует установленным правительствами целевым показателям глобального спроса на зеленый водород, который, по оценкам МЭА, к этому году достигнет только 14 млн тонн. Дисбаланс между спросом и предложением водорода с низким уровнем выбросов создает риск для объявленных водородных проектов, которые в случае реализации позволят к 2030 году производить 38 млн тонн зеленого водорода. Однако FID приняты только по 4% проектов таких проектов.
Производство электролизеров к 2030 году по объявленным планам может составить 155 ГВт/год (в 2022 было произведено чуть более 1 ГВт), но FID принято только по 8% этих мощностей.
Некоторые страны мечтают стать производителями зеленого водорода. Например, к 2030 году потребность Чили в зеленом водороде оценивается в чуть более 100 тыс. тонн, а электролизные мощности запланированы на производство 2,1-2,8 млн тонн. На экспорт зеленого водорода рассчитаны планы Австралии и стран Ближнего Востока.
Заставить потребителей переходить на зеленый водород можно либо административными мерами, либо экономически. Так, в МЭА подсчитали, что для конкурентоспособности водорода, производимого за счет возобновляемой электроэнергии, цена за выброс тонны СО2 должна составлять 230-550 долларов США, хотя в Европе она никогда не превышала 100 долларов, а в Канаде 40 долларов США.
МЭА приводит следующую оценку стоимости зеленого водорода по технологиям производства, из которой следует, что реальную конкуренцию водороду из ископаемого топлива может составить только водород с энергией от АЭС.
Установленная стоимость электролизеров значительно возросла за последние несколько лет из-за увеличения затрат на материалы и рабочую силу. Капитальные затраты на установленный электролизер варьируются от 1 700 до 2 000 долларов США/кВт, что примерно на 9% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. В Европе некоторые разработчики проектов наблюдали еще более высокие значения инфляции, в некоторых случаях доходившие до 40%.
Щелочные электролизеры, производимые в Китае, обходятся в 750-1300 долл./кВт, но, согласно некоторым источникам, цена может составлять всего 350 долл./кВт.
Стоимость проекта NEOM по производству зеленого водорода в Саудовской Аравии с начала 2023 года выросла с 5 до 8,5 млрд долларов США из-за инфляции, увеличения затрат, связанных с цепочкой поставок, и расширения масштабов проекта, включающего, например, линии электропередачи и некоторую другую инфраструктуру и оборудование. Аналогичным образом затраты на проект энергетического парка в немецком Бад-Лаухштедте выросли на 50% по сравнению с первоначальной оценкой.
Однако аналитики МЭА считают, что стоимость установленного электролизера может снизиться по сравнению с 2023 годом на 50% к 2025 году и на 60% к 2030 году, достигнув примерно 720-810 долларов США/кВт за счет эффекта масштаба производства и приобретения производственных навыков («обучения»).
На стоимость продукта сильно влияет коэффициент загрузки оборудования, остановка работы приносит большие потери. В публикациях владельцы электролизеров просят считать их водород зеленым, даже если в периоды отсутствия энергии от ветра и солнца они будут вынуждены пользоваться энергией из общей электросети.
Комментарий ИРТТЭК: Судьба зеленой энергетики в частности и обезуглероживания экономики в целом интересна не только с точки зрения технической реализуемости и экономических показателей, но и с точки зрения демонстрации принципиальной возможности изменить направление развития мировой экономики (и, соответственно, цивилизации в целом) исходя из идеологических постулатов. Пока это никому не удалось. Провалились все проекты − от фаланстеров Фурье до коммунистических планов СССР и возвращения к идеальной сельской жизни красных кхмеров. Но сам факт, что такие попытки предпринимаются снова и снова, вынуждает не относить к ним слишком легкомысленно, вдруг одна из них окажется успешной.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК
Все материалы рубрики «Нефть и Газ»
09.10.2023
