«Распиаренный водород хуже угля»: топливо будущего оказалось не «зеленым»
Во многих странах водород считают «зеленым» источником энергии. Промышленные корпорации продвигают его как «надежное топливо нового поколения для двигателей автомобилей, отопления домов и электроэнергии». Вот только на деле все оказалось совсем иначе. И вдруг безвредный водород стал хуже «грязного» угля.
Но обо всем по порядку.
«Топливо не с нулевым углеродным выбросом»
В середине июля 2021 года биогеохимик из Корнельского университета штата Нью-Йорк Роберт Ховарт и его коллега из Стэнфордского университета Марк Джейкобсон опубликовали в журнале Energy Science & Engineering интересную статью. Где полностью раскритиковали «голубой» водород. «Совершенно неправильно называть водород топливом без углеродного следа. Мы обнаружили, что это даже не топливо с низким уровнем парниковых выбросов», - заявили ученые.
Справка:
Водород производят из разных источников энергии - атомной («оранжевый» водород), угля («бурый» водород), ветра и солнца, с применением электролиза воды («зеленый» водород). Но самое самым популярным остается природный газ («голубой» водород). В 2020 году, по подсчетам Международного энергетического агентства, на его долю приходилось 76% мирового производства водорода. О нем и шла речь в статье ученых.
Вернемся к исследованию. Ученые изучали выбросы парниковых газов за весь жизненный цикл «голубого» водорода. Они учитывали выбросы углекислого газа и метан, который утекает из скважин и другого оборудования при добыче самого природного газа. И пришли к совсем не утешительным выводам: «При сжигании «голубого» водорода выбросов получается на 20% больше, чем при использовании природного газа или угля». К тому же при производстве «зеленого топлива» выделяется метан, который куда опаснее для экологии, чем тот же углекислый газ.
«Голубой» водород (не)чистая энергия будущего
Сейчас в мире производят «голубой» водород довольно грязным и энергоемким методом. Сам процесс называется паровым риформингом. Суть такова: с помощью пара, высокой температуры и давления метан (составляющее природного газа) разлагают на водород и монооксид углерода. На выходе получают «голубой» и «серый» водород. Главное отличие - в первом случае еще используют технологии улавливания СО2 с последующим захоронением. Поэтому «голубой» водород относят к «чистым источникам энергии».
А теперь для наглядности немного о добычи «зеленого топлива» в цифрах. Сейчас существуют только две действующие площадки по производству «голубого» водорода: в штате Техас (завод компании Air Products) и канадской провинции Альберта (Shell). При добычи топлива на заводе Shell в среднем улавливают 78,8% углекислого газа. Иногда этот показатель может быть выше или ниже (от 53% до 90%). Но по сути входные данные не полные: разработчики не учитывают выбросы метана, выбросы СО2 при получении энергии (идет на риформинг и улавливание этого самого СО2), сюда так же не входят выбросы при добычи природного газа и его транспортировке. О чем и говорят американские ученые.
Если учесть все части уравнения, получается «голубой» водород немногим экологичнее «серого». На один мегаджоуль «голубого» приходится 139 граммов углерода и метана, «серого» - 153 грамма. Итог: «экологичное топливо» всего на 10% «чище».
Это еще не все. Исследователи подсчитали, при добычи «голубого» водорода в атмосферу может попасть до 3,5% метана. Учитывая, что этот газ куда опаснее углерода, водород из ископаемого топлива с трудом можно назвать «чистым топливом». Для справки: профессор наук о Земли в Университете Дьюка Дрю Шинделл: «Сократить метан (как основной компонент природного газа) куда важнее для борьбы с глобальным потеплением. По большому счету весь рост средних температур с XIX века связан сжиганием ископаемого топлива».
Альтернатива есть
На самом деле все не так плохо. Водород действительно может стать топливом будущего, но не «голубой», а «зеленый». Ученые Ховарт и Джейкобсон предлагают сосредоточиться на добыче последнего. Получают экологичные топливо через электролиз воды с использованием ВИЭ (возобновляемые источники энергии). Правда стоит он дороже. Один килограмм вещества обходится в $7,1-8,7, тогда как «голубой» водород (даже с учетом технологий улавливания) - в $3,9 за килограмм, а «серый» - $3,5 за килограмм.
В перспективе, со снижением цен на ВИЭ, стоимость «зеленого» водорода тоже будет снижаться. Вот только вряд ли кто-то из стран готов ждать «спада» цен. Да и с электролизом возиться никто особо не хочет, слишком энергоемкий процесс. К тому же не везде есть возобновляемые источники энергии, способные производить экологичное топливо в больших количествах.
Водородная гонка
Во всем мире страны разрабатывают проекты по производству «голубого» водорода. Каждое государство (Россия в том числе) стремится стать первым, чтобы получить особые права на рынке «зеленого» топлива. Поэтому вряд ли статья американских ученых что-то изменит. Главное результат. С выбросами разберемся как-нибудь потом.
Подтверждая наши слова, норвежская Equinor собирается в 2023 году начать выпускать «голубой» водород на газотурбинной станции Magnum. И уже заключила договор с немецким сталелитейным заводом в Дуйсбурге на поставки топлива в 2027 году. В США несколько миллиардов долларов выделили на строительство газовой инфраструктуры. В России «Росатому» хотят поручить разработку проекта по добычи «голубого» водорода. И это далеко не все.
Постепенно мир будет переходить на альтернативные источники энергии. Водород может стать одним из них. Тем же самолетам и грузовикам гораздо проще перейти на него, чем на ВИЭ. Вот только добыча топлива из природного газа может нанести куда больше ущерба климату, чем тот же ругаемый Европой уголь. Поживем - увидим.
Фото: открытые источники
