Технология преобразования электричества в газ может быть экологически чистой и выгодной

Производство водорода с помощью энергии ветра уже сегодня может быть коммерчески выгодным. До сих пор считалось, что эта экологически чистая технология преобразования электричества в газ не может приносить прибыль. Экономисты из Технического университета Мюнхена (TUM), Университета Мангейма и Стэнфордского университета на основе данных по рынкам Германии и Техаса описали, как гибкие производственные схемы могли бы сделать эту технологию ключевым компонентом в преобразовании энергетической системы.

Производство удобрений, теплоносители для электростанций, топливные элементы для автомобилей: вот варианты использования универсального газа — водорода. Сегодня большая часть водорода для промышленного применения производится с использованием ископаемого топлива, прежде всего природного газа и угля. Однако, в экологически чистой энергетической системе водород может играть другую роль — среды для хранения и средства уравновешивания распределительных энергосетей; избыточная энергия ветра и солнечная энергия может быть использована для производства водорода путем электролиза воды. Этот процесс известен как преобразование электричества в газ. Водород может возместить энергию позже, например, вырабатывая электричество и тепло в топливных элементах при подмешивании водорода в трубопроводы с натуральным газом или при преобразовании в синтетический газ.

Продавать энергию или преобразовывать?

Эта технология, тем не менее, всегда считалась неконкурентоспособной. Гюнтер Гленк, заведующий кафедрой управленческого учета в Техническом университете Мюнхена, и профессор Стефан Райхельштейн, исследователь из Мангеймского и Стэнфордского университетов, в настоящее время завершили анализ, продемонстрировавший реальность и выгоды производства водорода с нулевым выбросом вредных веществ. Их исследования, опубликованные в знаменитом журнале Nature Energy, показывают, что в текущей ситуации на рынках Германии и Техаса один фактор имеет исключительное значение.

Концепция требует оборудования, которое можно использовать как для подачи энергии в сеть, так и для производства водорода. Такие комбинированные системы, которые еще широко не используются, должны оптимально реагировать на значительные колебания выработки энергии ветра и цен на рынках электроэнергии. «Оператор может принять решение в любое время продавать ли энергию или преобразовывать ее», — объясняет Стефан Райхельштейн.

Производство в некоторых отраслях уже сегодня может быть рентабельным

В Германии и Техасе такие установки могли бы уже (до определенных объемов выпуска продукции) производить водород по ценам, конкурентоспособным с установками, работающими на ископаемом топливе. Однако, в Германии, придется платить установленную правительством цену за производство электроэнергию, вместо того, чтобы запитывать этим электричеством сеть.

По словам Райхельштейна «эти устройства уже могут быть прибыльными для среднего и малого уровня производства». Производство в таких объемах можно использовать в металлообрабатывающей  или электронной промышленности, например, для питания парка электропогрузчиков на заводах. Экономисты прогнозируют, что к 2030 году этот процесс будет также конкурентоспособным и в крупном производстве, например, на нефтеперерабатывающих заводах, при производстве аммиака, при условии, что затраты на преобразование энергии ветра и цены на электролит сохранят тенденцию к снижению, что наблюдалось в последние годы. «Также возможно использование в топливных элементах для грузовых автомобилей и судов», — утверждает Гленк.

Источники энергии для разумной инфраструктуры

Модель экономистов предлагает перспективную схему планирования промышленной и энергетической политики. Она может учитывать многие различные факторы, такие как выплаты за выброс углерода, позволяет рассчитывать оптимальные размеры двух подсистем. Она применима и в других странах и регионах.

«Данная технология преобразования электричества в газ позволяет создавать новые бизнес- модели для различных отраслей производства, — заявляет Гленк. — Энергетические установки могут стать поставщиками водорода для нужд промышленности. В то же время промышленники могут стать участниками децентрализованного производства электроэнергии с помощью собственных комбинированных мощностей. Таким образом, мы можем разработать экологически безопасную и разумную инфраструктуру, которая оптимально связывает энергетику, производство и транспорт».