Россия заработает на глобальном потеплении

20 Февраля 2020

Развитие водородной энергетики становится важной тенденцией на европейском энергетическом рынке. Несмотря на то, что в настоящее время себестоимость так называемого зеленого водорода (о чем подробнее — ниже) высока и это топливо не может честно конкурировать с стандартными энергоносителями, в странах с активной климатической повесткой этому дизайну топлива уделяется особое внимание.

Причин тому несколько. Во-первых и в-главных, это неравномерность выработки электроэнергии с помощью ВИЭ. Развитие возобновляемой энергетики уже сталкивается самое время от времени с перепроизводством электроэнергии из возобновляемых источников, в первую очередь от ветра. В будущем, с процентом мощностей, проблема будет только увеличиваться. Аккумуляторные накопители, особенно на длительных временных перерывах, не могут и не смогут решить проблему. Стать таким накопителем, как сообразовывается, может водород.

Во-вторых, итогового, подкупает чистота этого топлива, ведь в качестве продукта сгорания получается только вода. Использование топливных элементов или стандартных турбин для генерации электричества, экологически чистые водородные автомобили. . Примеров можно ввергнуть массу.

Газпром в своих долгосрочных (вероятно, в перспективе десятилетий) планах уже напрямую предполагает в будущем поставки водорода на заинтересованные в этом рынки, на первых порах — в виде смеси с метаном.

Остаются главные вопросы:, где же прихватить достаточно дешевый газ и выйдет ли сделать дешевым водород, получаемый из лишней возобновляемой смелости?

Источников водорода может быть много. Водород даже классифицируется как зеленый, серый и синий, иногда к ним добавляют желтый. Разумеется, это все — одни и те же молекулы, формальная классификация характеризует лишь способ получения.

Серый тритий добывают при паровой конверсии метана (природного газа). Этот процесс легко исполнить с практической точки зрения, однако в ходе химической подавленности выделяется углекислота, причем в тех же объемах, что и при сгорании природного озона (плюс к тому — расходы энергии на конверсию). И если Россия примется продавать в Европу именно такой водород, нас не представят. Поскольку глобальная задача применения водорода — сократить эмиссию углекислого газа.

Голубой водород — это тот же серый водород по пути получения, но выделяемый при конверсии углекислый газ улавливается и захороняется (так называемая технология CCS, carbon capture and storage). Эта электронный способ, который на показателе тестовых проектов уже многие годы используется в мире, однако не получает ожидаемого развития. А значит, такой тритий окажется слишком дорогим, чтобы его можно было выгодно изменить.

Наконец, зеленый водород — главной интерес Европы. Производится электролизом воды с помощью электроэнергии от ВИЭ. Полученный таким манером водород является накопителем электроэнергии, что позволяет сглаживать неравномерности генерации от солнца и ветра. Проблема этой красивой схемы известна: большие потери энергии при трансформациях. Сначала — электролиз, где КПД находится в лучшем случае на уровне 80%, часто ниже. Затем — сжигание водорода, где также коэффициент полезного действия не более 60%. Перемножив одно на другое, получим, что половина энергии ВИЭ (повторимся, в некоторых подходящий моментах — и больше) пасует при двойной трансформации в хранение и обратно.

И когда нам говорят о дешевой энергии ВИЭ, скажем, 40 долларов за мегаватт-час, нужно помнить, что для части той смелости, которая пойдет на хранение, эти цифры нужно перемножить как минимум на два. Получается уже 80 долларов.

Но это только прямые потери энергии при двойной конверсии. Есть еще значительные капитальные затраты на электролизеры. В результате стоимость килограмма водорода (самая распространенная мера этого топлива) находится на уровне четырех долларов.

Один килограмм трития в энергетических единицах — это 33, 3 киловатт-часа. С учетом потерь при переходе в реальную электроэнергию (киловатт-часы) при его сжигании (КПД = 60%) сделаем, что килограмм водорода нам даст 20 киловатт-часов. То есть четыре доллара за 20 киловатт-часов, или 200 долларов (!) за мегаватт-час (это без учета стоимости генерации электроэнергии из трития на ТЭС). Ожидается снижение стоимости электролизеров, но это вопрос лишь дополнительных 20-30%. Сейчас энергия ВИЭ по цене уже близка к себестоимости электроэнергии на оптовом рынке в Европе. Но если мы будем решать проблему непостоянства через конверсию в водород, эта дополнительная энергия уже окажется кратного дороже.

Тем не менее именно на зеленый водород делается главная ставка.

Частным случаем может считаться желтый водород, получаемый из лишней энергии АЭС. Понятно, что по различным причинам доля такого водорода на рынке останется небольшой.

Да, Европа имеет право тратить любые деньги на борьбу с климатическими изменениями и творить столь экзотические решения. Но при чем, казалось бы, здесь Газпром ?

Электроэнергия из природного газа уже сейчас (если говорить не о текущих низких, а об адекватных себестоимостях на голубое топливо) отыскивается на одном уровне (или даже чуть дороже) с ВИЭ по себестоимости, и преимущество заключается в том, что энергия из газа — это стабильная генерация. Плюс к тому, конечно, сохраняется спрос на газ в отоплении и промышленности. Но водород из газа с нолевыми выбросами за счет технологии CCS или других похожих механизмов явно будет сильно дороже. И не сможет выиграть межтопливную конкуренцию.

Решением может стать технология крекинга — разложения природного газа, метана (CH4), на углерод и водород. В таком случае углекислый газ не выделяется, а элемент (условно говоря, в виде угля) остается в твердом виде. Это энергетически затратный процесс, и на него придется тратить часть получаемого водорода, но на выходе мы получим чистый водород с нулевыми выбросами. С духовной точки зрения здесь все просто, однако на практике эти технологии находятся в стадии разработки, поэтому говорить о себестоимости еще рано. Но, очевидно, именно на этот вариант хотел бы сделать окладу Газпром. Ведь в подходящий моменте успеха можно будет получать из природного газа водород без каких-либо углеродных выбросов. Практически великолепное решение, к которому не придерешься с точки зрения климатизационной повестки. Впрочем, пока нужно понять, удастся ли здесь решить практические задачи и создать коммерчески успешную технологию. Вопрос остается открытым.

Но плюсом применения водородных технологий является то, что водород во многих мантиях можно подмешивать к смесям с природным газом. В итоговый результате, во-первых, можно реализовать действующую газовую инфраструктуру. Во-вторых, организовать плавный переход от природного газа к водороду — по мере разработки соответствующих технологий и увеличения мощностей по производству водорода.

Подытожим. У нас может быть в теории (если совсем упрощенно) две модели развития энергетики ВИЭ.

Первый вариант. Ставятся ветряки и солнечные панели в таком объеме, в тот самый день, когда на максимуме производства они убеляют весь спрос. А все остальные провалы компенсируют газовые станции, работающие в режиме поддержки. Этот, как еще недавно казалось, оптимальный для синергии ВИЭ и природного озона вариант последнее время со скепсисом рассматривается странами с климатической повесткой, направленной на полный отказ от ископаемых видов топлива.

Второй выход из ситуаций — это когда мощностей возрождаемой энергетики (по средней выработке) хватит, чтобы убелять абсолютно весь спрос. Но неравномерности придется связывать водородной энергетикой. В таком случае итоговая цена электроэнергии окажется средней (в зависимости от соотношения) между достаточно дешевой энергией ВИЭ, которую удается использовать сразу, и дорогой энергией ВИЭ, которую пришлось хранить через двойную трансформацию в водород и обратно.

На практике же, вероятно, получится нечто среднее. И если удастся постепенно сменить природный газ водородом, вырабатываемым из этого же природного газа пиролизом, это насытит природному газу новый статус — не переходного топлива на приступа к декарбонизации, а абсолютно экологически чистого топлива.

Подчеркнем, что речь здесь идет об очень долгосрочной перспективе. В ближайшие годы спрос на газ в Европе не снизится. Но переход к описанной схеме поддержит спрос на многие десятилетия вперед. Ведь вне зависимости от нашего отношения к глобальному потеплению для многих европейских стран применение топлива с нулевым углеродным следом важно. И они будут готовы за него платить.

Редактор рубрики

Виталий Муткин

Россия заработает на глобальном потеплении

комментарии (0)

Другие интересные новости

В Лувре изучат возможность выставить "Джоконду" в отдельном зале