Новая энергия: почему водород перспективнее солнечных батарей и ветряков
В последний год водородные технологии стали одной из самых обсуждаемых тем в энергетике. Энтузиасты о наступающей эре водорода говорили довольно давно, но сейчас водородная энергетика стала одной из 42 стратегических инициатив по социально-экономическому развитию страны, представленных правительством. О том, что Россия будет активно участвовать в разработке водородных технологий, заявил премьер-министр Михаил Мишустин. Минэнерго разрабатывает соответствующую стратегию. В консорциум по содействию этой работе вошли более 30 компаний из разных отраслей.
Почему именно водородная стратегия может создать задел для сохранения позиций России в мировой энергетике в будущем?
Дело в том, что процесс декарбонизации, к которому подключились множество стран, столкнулся с рядом проблем. Предполагалось, что отказаться от сжигаемых видов топлива ради уменьшения углеродного следа и предотвращения изменений климата помогут солнечные панели и ветряки. Но выяснилось, что, во-первых, в такой энергосистеме необходимы значительные мощности хранения энергии на длительный срок, в частности, для прохождения осенне-зимних периодов, а это задача, на порядки превосходящая возможности аккумуляторных батарей. Во-вторых, для тяжелого транспорта, покрывающего большие расстояния, — самолетов, кораблей, грузовых автомобилей — возможностей аккумуляторов тоже недостаточно. И, наконец, в-третьих, есть промышленные процессы, где электричество малоприменимо — например, при выплавке стали.
Водород же можно хранить в баллонах и подземных соляных кавернах, есть ряд способов транспортировки водорода в танкерах и трубопроводами. При сжигании он не образует углекислого газа и дает высокие температуры. Водород может использоваться как восстанавливающий агент вместо угля в металлургии. С помощью водородных топливных ячеек можно получать электричество без сжигания.
Таким образом, использование водорода на сегодня выглядит чуть ли не единственным универсальным способом преодолеть проблемы, которые не удается решить с помощью возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
В природе нет месторождений водорода — его можно получать либо с помощью электролиза из воды (на самом деле, из щелочных растворов, но щелочь при этом не расходуется), а электроэнергию брать из источников с низким углеродным следом — ветра, солнца, ГЭС и АЭС либо из природного газа — метана — с помощью процесса паровой конверсии. При этом, правда, образуется довольно много углекислоты, но эту углекислоту достаточно легко уловить и закачать под землю, так что итоговый углеродный след водорода из метана можно сделать достаточно низким. Есть передовые разработки, которые позволяют расщеплять метан на водород и углерод без окисления, тогда СО2 не образуется, но до промышленного масштаба их пока не довели.
Есть, конечно, и сложности. Водород можно сжижать для перевозки и хранения, как метан, но для этого нужна температура не -160, а -260 градусов, почти абсолютный ноль, а это и гораздо дороже, и трудно найти материалы, которые могут функционировать при таких температурах. Впрочем, это вопрос денег: так или иначе водород используют в промышленности — от нефтеперерабатывающих заводов до маргариновых фабрик — больше 100 лет, больше 70 лет — в качестве ракетного топлива, причем в СССР его для этого доставляли из подмосковной Балашихи на Байконур.
Многие страны и Евросоюз начали разрабатывать и публиковать водородные стратегии как стратегии энергетического перехода. А технический прогресс работает таким образом, что если какое-то решение набирает популярность, то оно становится частью производственных цепочек и оказывается доминирующим. В новом энергетическом укладе, который сейчас начинает создаваться, по всей видимости, водород станет одним из таких элементов. Поэтому России, крупному игроку на мировой энергетической арене, надо участвовать в движении. Тем более что у страны есть все предпосылки для этого — большие запасы природного газа, геологические структуры, подходящие для закачки CO2 (например, отработанные газовые месторождения), развитые компетенции в атомной энергетике. На этой базе вполне можно построить крупный экспортный бизнес. Кроме того, водород может оказаться необходимым для обеспечения конкурентоспособности традиционных российских экспортных отраслей — металлургии, производства азотных удобрений, которые без этого окажутся под риском все увеличивающегося трансграничного углеродного налога.
России предстоит непростой разговор с Евросоюзом, который декларирует, что он будет рад импортировать большие объемы водорода, но только «зеленого», полученного с помощью ВИЭ. А «голубой» из метана или «желтый» из атомного электричества приемлемы только в ограниченной временной перспективе, в качестве стартовых объемов для создания предложения для потенциальных европейских потребителей. Эта позиция выглядит не слишком справедливой ни по отношению к поставщикам, которым предлагается потратиться на создание производственных мощностей и компетенций с ограниченным сроком годности, ни к европейским потребителям (себестоимость «зеленого» водорода превышает себестоимость «голубого» в несколько раз). Да и рациональных объяснений такой позиции, кроме, конечно, традиционной нелюбви «зеленых» активистов и «зеленых» партий к нефтегазовым компаниям, найти трудно. Но можно надеяться, что возобладают фундаментальные принципы международной торговли, «цветовая слепота» и технологическая нейтральность, когда принимаются во внимание свойства товара и его воздействие на окружающую среду, а не способ производства.
