Ставка на водород: возникает новая энергетика
Водород имеет ряд преимуществ, выгодно отличающих его от традиционных источников энергии
Фото: tart-aria.info
За последние несколько десятилетий в повестку дня плотно вошло понятие «экология». Стало модно выступать в защиту окружающей среды, питаться экологически чистыми продуктами, зарабатывать деньги, ведя «зелёный» бизнес, пропагандировать соответствующий образ жизни. Появилась и стала развиваться концепция т.н. «зелёной экономики» – хозяйственной системы, главной целью которой является развитие производства и одновременное сбережение окружающей среды на основе создания устойчивой взаимосвязи между производством, обществом и природой.
Но для неё нужны соответствующие энергоносители. Как, например водород, который имеет ряд преимуществ, выгодно отличающих его от традиционных источников энергии. Основным является его чистота – в отличие от обычных бензина или дизельного топлива, он практически не загрязняет окружающую среду, выделяя в процессе горения вместо вредных выбросов водяной пар, который при повторной конденсации можно даже пить, что было с блеском продемонстрировано одним из японских журналистов на испытаниях водородной модели Toyota. Водород имеет высокий КПД – до 90%, в несколько раз больше, чем у бензина или дизеля. При этом стоимость его производства гораздо меньше и проще. Использование водорода делает ненужными сложные и опасные системы подачи топлива, устанавливаемые в современные автомобили, автобусы и поезда.
«Водород может сыграть одну из ключевых ролей в обеспечении мировых потребностей в чистой и доступной энергии, в том числе за счёт расширения его использования на производстве, в качестве топлива на транспорте, использования в качестве топливных элементов для хранения энергии, накопителя энергии из возобновляемых источников энергии», – говорит Директор департамента государственной энергетической политики Минэнерго РФ Алексей Кулапин.
Одними из первых на него обратили внимание в Европе. В июне 2020 года Евросоюз опубликовал «Водородную стратегию для климатически-нейтральной Европы», которая включает в себя комплекс мероприятий для продвижения в европейской экономике «зелёного» водорода, то есть водорода, производимого с использованием энергии ветра и солнца. Документ насчитывает более 38 направлений, в число которых входит частичная замена угля на водород при производстве стали и перевод на водородное топливо пассажирского и грузового авто- и железнодорожного транспорта.
Уже сейчас в Германии эксплуатируются два пока единственных в мире водородных поезда Coradia iLint. В Великобритании, в городе Лидс, энергетическая компания Northern Gas Networks проводит эксперимент, конечной целью которого является перевод отопления всего города с природного газа на водород. В Нидерландах и Бельгии тестируют речное судно на водородном топливе и созданную для него систему заправки. Помимо экологической, здесь есть и экономическая выгода: согласно докладу Bloomberg «Перспективы водородной экономики», в течение следующих 30 лет ежегодные продажи водородного топлива по всему миру достигнут $700 млрд.
Поезд Coradia iLint. Фото: alstom.com
Топливо на экспорт
Начали присматриваться к водороду и в России. Возможно, что уже очень скоро в Европе будет введён углеродный налог, из-за которого поставщики углеводородов из России будут терять, по различным оценкам, от 3 до 4,8 млрд. долларов в год. Поэтому сейчас российские компании рассматривают возможность перехода на экспорт экологически чистых видов топлива, включая и водородное.
«Мы будем развивать наш СПГ-бизнес, как указано в стратегии нашей компании, а также изучим альтернативные виды топлива, такие как водород, который, как мы считаем, будет играть значительную роль в будущем мировом энергобалансе», – говорит Заместитель Председателя Правления ПАО «НОВАТЭК» Марк Джитвэй.
Компания планирует производить и экспортировать как «голубой» водород – получаемый из газа методом парового риформинга, так и «зеленый», – вырабатываемый электролизом воды при помощи ВИЭ. Специально для этого планируется постройка ветропарков на Ямале, Гыдане, в Мурманской области и на Камчатке. Также компания планирует частично перевести на водородное топливо одну из восьми газовых турбин SGT-800 производства Siemens на электростанции, снабжающей завод по сжижению газа «Ямал СПГ». По оценкам экспертов, это может обойтись в €4–7 млн.
Интерес к водороду проявляет и «Газпром». Согласно «дорожной карте» развития водородной энергетики на ближайшие четыре года, подготовленной Минэнерго, в 2021 году компания должна разработать и испытать турбину на метано-водородном топливе, а до 2024 года – изучить использование топлива в газовых установках и на транспорте.
Фото: Кирилл Каллиников / РИА Новости
«Реализуется комплексный научно-технический проект по созданию технологий низкоуглеродного производства и использования для газовых турбин метано-водородного топлива в Самаре и Уфе. В Томске ведутся испытания технологии производства водорода из природного газа с нулевыми выбросами. Ещё по целому ряду исследовательских проектов мы работаем вместе с нашими партнерами из Германии, Нидерландов и Франции», – говорит генеральный директор ООО «Газпром экспорт» Елена Бурмистрова.
«Газпром» также планирует выходить на внешний рынок: в декабре 2020 года было объявлено о создании специализированной компании «Газпром водород», которая займётся строительством крупного завода по производству водорода из метана в Германии возле выхода трубы «Северного потока» и «Северного потока-2» на берег.
Водород собирается производить и «Росатом». Научный консультант генерального директора АО «Росэнергоатом», академик РАН Николай Пономарёв-Степной считает, что он должен стать «новым ключевым продуктом Росатома». С 2023 года компания планирует запустить водородные поезда на Сахалине. В перспективе же госкорпорация собирается вырабатывать водород из углеводородов с помощью атомной энерготехнологической станции с применением высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.
Водородные проекты намечались и у «РусГидро». Ещё в 2013 году «РусГидро» и японская компания Kawasaki Heavy Industries заключили соглашение о строительстве завода по производству сжиженного водорода в Магаданской области и последующего экспорта его в Японию. К 2017 году там намечалось построить пилотный комплекс, производящий 10 тонн жидкого водорода в сутки. А к 2024 году суточное производство должно было достигнуть 300 тонн. Но из-за отсутствия на тот момент безопасной технологии хранения и транспортировки водорода всё было заморожено.
«Да, такой проект обсуждался. Была идея использовать Усть-Среднеканскую ГЭС для организации производства водорода и поставки его в Японию. Но сделанное предТЭО показало, что стоимость сжиженного водорода с доставкой в Японию высока. И главное – технология производства водорода и его хранения и транспортировки на момент обсуждения ещё была небезопасной. Японской стороной было принято решение приостановить участие в дальнейшей проработке данного проекта», – говорил Председатель Правления ПАО «РусГидро» Николай Шульгинов.
Фото: Павел Просянов, rgo.ru
Батарейка для Арктики
Потенциальным полигоном для обкатки водородных технологий может стать Арктика. Там они просто необходимы, поскольку бензин или дизельное топливо, завозимые туда каждый год, очень дороги и портят окружающую среду.
«Водородные технологии, в первую очередь системы генерации электроэнергии и хранения топлива, будут играть ключевую роль в энергетике Арктики из-за высокой эффективности и экологичности. То есть перспективными, с нашей точки зрения, являются технологии топливных элементов и хранения топлива – водорода и углеводородов», – говорит Дмитрий Агарков, заведующий лабораторией топливных элементов МФТИ.
С помощью водорода можно обеспечивать энергией стационарные объекты. Например, научные станции, вроде «Снежинки», запуск которой намечен на весну 2022 года. Одним из источников её энергообеспечения будут водородные батареи: ожидается, что за счёт них она сможет работать круглогодично, а не несколько месяцев. По подсчётам специалистов МФТИ, они смогут выдавать до 350 кВт и использоваться в холодное время года, когда не будет солнца.
Ещё одна область его потенциального применения – это зарядные устройства для использования в многодневных арктических экспедициях. Одной капсулы, наполненной химическим составом на основе водорода, хватит, чтобы несколько раз полностью зарядить, например, телефон. Она не боится ни холода, ни влаги, может выдержать сильные удары. Это разработка Центра компетенций НТИ на базе Института проблем химической физики РАН, первая партия должна была появиться уже в 2020 году.
Пока это единичные примеры, но ожидается, что со временем водородные технологии получат очень широкое распространение, как в Арктике, так и в мире в целом. Их энергетический, экономический и экологический потенциал очень высок, а значит, они будут востребованы в самых разных областях человеческой жизнедеятельности.
***
Максим Майоров, специально для GoArctic
