Опубликованные в один день планы развития водородной энергетики в США и крупнейшей нефтегазодобывающей провинции Канады Альберте заставляют задуматься о реалистичности планов перехода к чисто водородной энергетике. Как следует из этих документов, производство «возобновляемого» или «зеленого» водорода обходится настолько дорого, что не может быть экономически оправданно в обозримой перспективе. Наилучшие перспективы – у «голубого» водорода, который производится из природного газа с применением технологии улавливания углерода. Причем применять его лучше не в чистом виде, а в смеси с метаном – в противном случае встает проблема транспортировки. Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК (ИРТТЭК) специально для ИА REX.
В течение ближайших 30 лет потребление водорода экономикой США может возрасти с нынешних 10 млн т/год до 41 млн т/год, следует из опубликованного в среду Hydrogen Program Plan. Это произойдет в случае, если все запущенные сейчас программы R&D увенчаются успехом.
«Зеленый» не нужен
За прошедшие 20 лет Минэнерго США уже инвестировало $4 млрд в развитие водородных и смежных технологий. За счет выделенных средств были разработаны системы производства «голубого водорода» с себестоимостью менее $2/кг, разработаны коммерчески рентабельные турбины, предназначенные для работы с метано-водородными смесями, на 60% снижена себестоимость производства водородных топливных элементов.
По расчетам авторов программы, водород становится конкурентоспособным топливом для автомобилей при цене менее $2 за кг, для промышленности и энергетики – при цене менее $1 за кг. Это фактически ставит крест на планах по переходу на «чистую» водородную энергетику, при которой водород производится электролизом воды с применением энергии из возобновляемых источников (так называемый «зеленый» или «возобновляемый» водород). Существующие на данный момент в США установки по производству голубого водорода способны производить водород для топливных целей (<$2/кг). Себестоимость производства зеленого водорода электролизерами составляет порядка $5-6 за килограмм.
БУДЬТЕ В КУРСЕ
- 10.03.24 На Украине хотят использовать существующие газопроводы для экспорта водорода в ЕС
- 04.04.21 Осторожно! «Зелёный» тариф оказался мошенничеством
- 10.11.20 Водороду отвели место запасного источника энергии
- 04.11.20 Проекты по «зелёному» водороду вслед за ЕС становятся мировым трендом
В силу этих соображений важным источником водорода останется ископаемое топливо. Так, например, существующая мощность установок пиролиза широкой фракции легких углеводородов, побочным продуктом которого является водород, оценивается в 2 млн т. Ожидается, что в ближайшие годы она вырастет еще на 1,5 млн т, что суммарно может покрыть более 30% текущего внутреннего спроса.
Ключевыми техническими проблемами для водородной энергетики остаются стоимость, надежность и производительность установок, а также отсутствие водородной инфраструктуры. Наиболее острой остается проблема транспортировки. Предлагаемые варианты – использование имеющейся трубопроводной инфраструктуры и криогенные перевозки сжиженного газа, - имеют свои недостатки. При сжижении водорода потребляется порядка 35% энергии, запасаемой в сжиженном топливе. Кроме того, сжижение и регазификация водорода добавляет к стоимости топлива $3/кг, поэтому без субсидий такие перевозки нерентабельны.
Транспортировка водорода по трубопроводам лишена этих недостатков, однако с ней связаны большие риски утечек. В отличие от природного газа, водород очень требователен к качеству уплотнений и соединений и легко «утекает» даже сквозь стальные стенки резервуаров. Поэтому в качестве основной пока рассматривается возможность использования водорода в смеси с природным газом для уменьшения выбросов углерода.
Хочешь дышать - плати
Для широкомасштабного внедрения водородной энергетики требуются значительные инвестиции в научно-технические разработки, направленные на улучшение качества и снижение стоимости материалов для хранения водорода, водородных топливных элементов, увеличение эффективности электролизеров, систем сжижения и прочее, резюмируют авторы программы.
Их канадские коллеги еще менее оптимистичны. По их расчетам, переход на водородную энергетику немыслим без ужесточения углеродного регулирования. Суммарно потенциальный спрос на водород в провинции Альберта оценивается в 31 тыс. т/сут. Однако «ни текущий ($30 за тонну углеродного эквивалента, на планируемый ($50/т.у.э.) углеродный налог не могут обеспечить инвестиционной привлекательности проектов по переходу энергетики даже на «голубой» водород», - говорится в документе.
Дело не только в себестоимости производства, но и в применении систем улавливания СО2 (CCUS) при производстве «голубого» водорода. Так, для удовлетворения расчетной потребности в 31 тыс. т/сут. Альберте потребовались бы мощности CCUS, равные 101 млн т/год.
При условии ужесточения углеродного регулирования, либо предоставления субсидий в провинции может быть рентабельно создание установок по производству «голубого» водорода большой мощности (более 300 тонн в день), с себестоимостью водорода ниже $1,5/кг, утверждают авторы документа.
В Европе власти выбрали именно первый вариант перевода своей энергетики «на чистые рельсы». Согласно опубликованным на днях планам, Еврокомиссия разрабатывает законопроект, направленный на модернизацию европейской системы торговли квотами на выбросы (ETS). Законопроект позволит привести в соответствие механизм ETS и цели, установленные в Зеленом пакте для Европы. Рассматриваются возможности единовременного сокращения квот на выбросы, увеличение ежегодного темпа снижения квот, а также вариант отмены разрешений на выбросы. Ужесточение требований к допустимому уровню выбросов может введено уже в 2023 году.
Однако, как отмечает президент Фонда национальной энергетической безопасности Константин Симонов, Европа в этом смысле находится в привилегированном положении, поскольку с помощью трансграничного углеродного регулирования имеет возможность переложить расходы на поставщиков сырья и энергоресурсов, прежде всего на Россию. «Они говорят, что «зеленая» энергия – это хорошо, мы ее субсидировали, а теперь хотим, чтобы теперь субсидировали эту историю вы, как производители выбросов и товаров с очень плохим углеродным следом», - говорит аналитик.
США и Канада таких возможностей лишены. Если даже такие богатые страны заявляют о невозможности перейти к водородной энергетике по финансовым соображениям, что же говорить о других. В последнее время в России активно обсуждаются варианты развития этого направления, создана «дорожная карта», в 2020–2021 годах должна быть написана Концепция развития водородной энергетики в Российской Федерации. Возможно, при разработке этого документа имело бы смысл использовать опыт заокеанских коллег.
Комментарии читателей (1):