Будни зеленого энергоперехода: чем дальше от идей к конкретике, тем больше проблем

Водородная энергетика по-прежнему рассматривается как один из ключевых способов реализации так называемого энергоперехода

Но чем дальше приходится двигаться от идей и проектов к конкретике, тем больше появляется сложностей, дополнительных вопросов и, главное, развилок на этом пути.

Напомним, что пока вся новая водородная энергетика — это в первую очередь планы. По оценке Bloomberg New Energy Finance, в прошлом году мировые инвестиции в энергопереход составили 755 миллиардов долларов. Но вложения непосредственно в зеленую водородную энергетику пока практически незаметны на общем графике. Основная же часть всех затрат приходится на возобновляемые источники энергии (то есть солнечные и ветровые электростанции) и электротранспорт в сопоставимых долях. Главная проблема водорода — трудности его хранения и транспортировки — напрямую влияет и на неопределенности в способах и формах его применения.

К примеру, в некоторых сферах водород можно использовать в чистом виде и (или) в смеси с природным газом. Эксплуатация газовой инфраструктуры рассматривается сторонниками водородной энергетики как путь сэкономить на капитальных затратах. Отметим, что мы сейчас говорим не о магистральных газопроводах, а о региональных и распределительных сетях. В Великобритании запланировано уже к 2023 году подготовить сети к возможности подмешивать до 20 процентов водорода.

Но практически одновременно с этими новостями выходит доклад немецкого института Фраунгофера, уважаемой организации, которая крайне лояльна к зеленой энергетике, но старается быть точной и объективной в своих оценках и исследованиях. В этом докладе, напротив, не рекомендуется подмешивать водород в сети, указывается масса рисков при наращивании его доли до десяти-двадцати процентов — для подземных хранилищ, счетчиков, уплотнителей. И главное, что зеленого водорода пока немного, поэтому оправданно его использование в чистом виде, где это необходимо.

Еще больше вопросов вызывает транспортировка водорода на длинные дистанции. Как видно из вышесказанного, с трубопроводной поставкой пока все непросто. А что с водным транспортом? Прямо сейчас завершается пилотная, то есть первая в мире, передача сжиженного водорода из Австралии в Японию. (По иронии сам водород — серый: получается путем газификации угля, словом, со всем грузом выбросов углекислого газа.) При этом выходила и выходит масса публикаций, указывающих на неприлично высокую стоимость транспортировки сжиженного водорода, так как у этого газа очень низкая температура кипения, невысокая объемная плотность энергии.

Вместе с тем есть ряд альтернатив для водного транспорта, также недешевых, но более приемлемых. Они предполагают транзит водорода в виде химических соединений, откуда потом он будет извлекаться. Наиболее очевидный пример здесь — аммиак, который образуется при взаимодействии азота с водородом. Плюсом аммиака по сравнению с другими переносчиками водорода является то, что в некоторых случаях его можно использовать самостоятельно, без извлечения водорода.

Тут стоит отметить, что сейчас в мире производится около 70 миллионов тонн водорода в год, почти весь он серый, то есть получается из ископаемого топлива с выбросом углекислого газа. Примерно половина приходится на сегмент нефтеперерабатывающих заводов, а вторая — на производство аммиака.

Иначе говоря, в текущих оценках производства водорода уже учитываются объемы, из которых получается аммиак. В свою очередь, далее аммиак идет на удобрения: напрямую или чаще в виде соединений.

Здесь, разумеется, нельзя просто суммировать объемы. Нужно помнить, что водорода в аммиаке 17 процентов, поэтому при добавлении объемов аммиака к объему производства водорода необходимо делать эту простую нормировку. Приведем простой и полезный нам пример. На будущем заводе «Обский ГХК» компании «Новатэк» ожидается производство в год 2,2 миллиона тонн аммиака и 0,13 миллиона тонн водорода. (Оба топлива — голубые, то есть из природного газа с последующим улавливанием углекислого.) Соответственно, если пересчитать все объемы на водород, то получится 0,5 миллиона тонн в сумме. Если же — по аммиаку, то около трех миллионов тонн.

Получаемый голубой водород, вероятно, будет использоваться прямо на Ямале для снижения углеродного следа работающих газовых турбин. А аммиак пойдет на экспорт. Любопытно, что из 2,2 миллиона тонн аммиака с «Обского ГХК» чуть больше половины уже предназначается для немецкой Uniper, в декабре были подписаны предварительные соглашения. И здесь интересно то, что часть аммиака будет применяться в неизменном виде как низкоуглеродное сырье или топливо, а часть — превращаться в водород и направляться в водородопроводную сеть. Конечно, пока это все только планы, а покупатель сам волен решать, что делать с купленным аммиаком. Но с точки зрения энергоэффективности было бы правильным использование всего зеленого аммиака в чистом виде.

Если обобщить этот пример, то вывод такой: поскольку глобальный спрос на удобрения пока только растет, с точки зрения энергоэффективности — а это напрямую влияет и на уровень выбросов — было бы лучше весь зеленый водород, по крайней мере, планируемый к транспортировке морем, превращать в аммиак и пускать на сектор удобрений, снижая таким образом объем производства серого аммиака, который также будет расти. Заводы по производству зеленого аммиака именно для удобрений также планируется строить, но объемы там опять же несопоставимо малы по сравнению со всем сектором.

В результате, скорее всего, мы увидим не самые эффективные решения по перевозке сжиженного водорода или обратного превращения аммиака в водород.

Кстати, аммиак можно использовать напрямую не только в секторе удобрений, но и в качестве моторного топлива. В первую очередь такой подход рассматривается для судового топлива. Не стоит забывать, что аммиак токсичен, поэтому его применение оправданно только там, где можно гарантировать требования безопасности.

Одновременно для легковых автомобилей, как правило, рассматривается вариант употребления именно водорода. Здесь важно отметить, что он не сжигается, а используется в так называемых топливных элементах, которые генерируют электроэнергию. Однако, хотя продажи водородомобилей показывают неплохую динамику, в абсолютных значениях они ничтожно малы по сравнению с реализацией электромобилей.

Причины известны: дефицит инфраструктуры, дороговизна. И конечно, чтобы выбросы таких авто были ниже, чем у традиционных, необходимо использование зеленого водорода. А его пока совсем мало. Возможно, помочь развитию водородомобилей смогут ограничения со стороны необходимых для аккумуляторов полезных ископаемых, с которыми сектор столкнется по мере быстрого увеличения объемов производства электромобилей. Но пока последние выигрывают конкуренцию с колоссальным отрывом.

Подытожим. Водородная энергетика и производство водорода (если мы говорим именно о том, который получается без эмиссии парниковых газов) только начинают развиваться. Уже сейчас перед сектором стоят проблемы, главная из них — сложность транспортировки и хранения. С этим в значительной мере связаны и разные подходы к использованию водорода в чистом виде, в смесях или в виде аммиака. В результате и без того маленький объем производства зеленого водорода придется разделять по направлениям. Или же на первых порах применять серый водород, но тогда выбросы углекислого газа будут выше, чем при использовании ископаемого топлива. Одновременно водородомобили будут конкурировать с электромобилями. Все это может привести к созданию очень разнообразной, пестрой инфраструктуры для зеленой энергетики и, как следствие, к дополнительным затратам.

Александр Собко, РИА