Почему водород назван неоднозначным с точки зрения глобальной энергетики ресурсом

www.tart-aria.info

www.tart-aria.info

8 Августа 2020

Почему водород назван неоднозначным с точки зрения глобальной энергетики ресурсом

В западной прессе стартовала дискуссия о способности России наладить производство водорода и сохранить лидирующие позиции на европейском энергетическом рынке.

По мнению ряда политиков и коммерсантов, именно этот химический элемент будет лежать в основе топливно-энергетического баланса ЕС в середине столетия. И те компании или государства, которые не успеют переформатировать свой бизнес, обречены остаться на периферии цивилизационного развития.

Так ли это на самом деле? Если да, то почему полемика на тему перспектив ресурса началась именно сейчас, хотя технологии его производства известны уже очень давно (получить его можно из природного газа, угля или же путём электролиза)? И насколько реальны планы Министерства энергетики РФ создать к 2024 году новую экспортноориентированную отрасль?

В мире сегодня потребляется примерно 85 млн тонн водорода, однако спрос на него обеспечивают вовсе не энергетики, а нефтеперерабатывающая и химическая промышленность. О машинах, автобусах и даже электричках, работающих на H2, много говорят и пишут. Однако, на самом деле, всё это хоть и функционирующие, но экспериментальные образцы. Они не являются бизнес-проектами, их цель - повысить имидж крупных автомобилестроительных компаний, представив последних в глазах общественности борцами за экологию. О внедрении этих моделей в промышленных масштабах речи не идёт. По крайней мере, в обозримом будущем.

Например, поезд Coradia iLint на водородных топливных элементах, который в 2018 году запустили в Германии, производители и эксперты назвали «технологическим прорывом», в чём нет ни малейших сомнений. В то же время ни о какой революции речи не идёт. Она невозможна по нескольким причинам и, прежде всего, в связи с отсутствием обширной сети заправок. То же самое касается и энергетического комплекса. Инфраструктура, способная обеспечить подачу водородного топлива на ТЭС и его дальнейшее преобразование в электричество, отсутствует. Сроки её появления назвать невозможно, как из-за слишком высоких затрат на реализацию столь масштабного проекта, так и в силу отсутствия надёжных технологий хранения и транспортировки самого лёгкого в природе элемента.

«Несмотря на перспективность водорода на долгосрочных горизонтах планирования, в настоящий момент уровень готовности мировой экономики к развитию профильной инфраструктуры гораздо ниже, чем к внедрению возобновляемой энергетики. Полностью отсутствуют механизмы функционирования рынков, а также инфраструктура, которая позволила бы эффективно производить водород и хранить его. Наблюдаются колоссальные проблемы с безопасностью его использования и другие проблемы, характерные для технологий, находящихся на начальных этапах развития. То есть речь идёт не только о необходимости колоссальных финансовых вливаний в отрасль, но и о серьёзных рисках для населения», - считает ректор Санкт-Петербургского горного университета Владимир Литвиненко.

Вместе с группой учёных он написал научную статью, где оценил вероятность перехода европейской энергосистемы на водород и детально проанализировал проблемы, которые могут быть с этим связаны. Одна из них – слишком высокая себестоимость производства H2, как из воды, так и из метана. Даже наиболее эффективный метод в несколько раз дороже, чем добыча нефти или газа в пересчёте на объёмы, необходимые для выработки аналогичного количества электроэнергии. Более того, по экономической эффективности водород проигрывает и ветрогенераторам, и солнечным панелям. Причём, вне зависимости от того, где он изготавливается - в мобильных установках или на стационарных заводах.

«Самое главное, что сегодня не решены проблемы, связанные с хранением и транспортировкой водорода. А ведь любому школьнику известно, что это чрезвычайно активный химический элемент, он является настоящим врагом металлоконструкций, делает их более хрупкими и постепенно разрушает. В связи с так называемой стресс-коррозией США отказались от его использования в качестве топлива для современных космических кораблей. А «Газпром» заменил уже более пяти тысяч километров труб большого диаметра. Это значит, что нынешняя система трубопроводов в случае её использования для транспорта водорода подвергнется неминуемой атаке. Прежде всего, в местах сварных швов. Перестраивать её в угоду неоднозначного с точки зрения глобальной энергетики ресурса достаточно странно», - считает Владимир Литвиненко.

В результате электрохимической реакции, которая происходит при эксплуатации H2 вместо дизеля или природного газа, в окружающую среду выделяется только вода. Никаких выбросов в атмосферу вредных веществ не происходит, и именно этот факт является основной мотивацией к масштабному внедрению водорода. Однако и здесь существуют подводные камни. Дело в том, что при производстве этого ресурса из метана образуется оксид углерода, а затем и сам парниковый газ СО2. А процесс электролиза требует большого объёма электричества, далеко не всегда полученного экологически чистым способом.

В той же Германии около трети всей генерации сегодня происходит за счёт сжигания угля. То есть для того, чтобы заправить условную электричку Coradia iLint, которая не выделяет в атмосферу углекислый газ, необходимо сжечь дополнительные объёмы чёрного золота на одной из ТЭС. В этом случае в атмосферу попадёт никак не меньше диоксида углерода, чем из трубы дизельного поезда. Просто его эмиссия произойдёт в другом месте.

В связи с вышесказанным резонно предположить, что Европа сегодня совершенно не готова к строительству необходимой для перехода на водород инфраструктуры. Поспешность в её создании может привести не только к резкому повышению стоимости электроэнергии, но и к снижению энергобезопасности государств, входящих в ЕС. В то же время экологические преимущества пока что выглядят весьма туманными. Зачем же тогда многие западные политики, бизнесмены и учёные всё чаще и чаще обсуждают перспективы первого элемента Таблицы Менделеева? Ведь ещё год назад в том же ФРГ идеальным миксом на ближайшие 20-30 лет считалось сочетание возобновляемых источников энергии и природного газа, потребление которого, по прогнозам, должно серьёзно увеличиться.

По всей видимости, подобные заявления являются политически мотивированными и имеют весьма опосредованное отношение к реальности. Под предлогом борьбы за экологию и необходимости уменьшения выбросов СО2 западной общественности прививается мысль о том, что нефть и природный газ – это некое пещерное топливо. А на государства, обладающие их крупными запасами (прежде всего, на Россию), вешается ярлык варваров, чья деятельность ведёт к гибели планеты. На самом же деле речь идёт лишь об инструменте борьбы за рынки сбыта углеводородов, которые в обозримой перспективе продолжат расти.

«Ранее наиболее амбициозные из реализуемых стратегий развития зеленой энергетики, так или иначе, действительно строились на комбинации ВИЭ и углеводородных ресурсов, преимущественно природного газа. Такая стратегия позволяет достичь эколого-экономического баланса энергетической системы. С практическим воплощением водородной стратегии, он будет потерян, так как «водородное звено» либо катастрофически снижает экономическую эффективность технологической цепочки, в том числе, за счёт необходимости обеспечить целый комплекс мер безопасности инфраструктуры, либо приводит к дополнительным экологическим последствиям», - уверен Литвиненко.

Он считает, что призывы к скорейшему внедрению нового ресурса «выглядят волюнтаристски». Ведь энергетика – это фундамент экономики и основной драйвер её развития. Поясняя причины, по которым он приял участие в создании научной статьи «Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики», ректор Горного университета говорит о необходимости «вовлечь в дискуссионное поле учёных и практиков». Это необходимо «для обширного обсуждения этой крайне актуальной темы и проведения совместных междисциплинарных исследований, без которых невозможно выработать комплексный подход к пониманию роли водорода в будущем».

Арбитром в споре между альтернативной и традиционной энергетикой он видит ЮНЕСКО, что вполне логично. Как известно, в числе целей устойчивого развития, провозглашённых ООН, есть и доступ к сравнительно дешёвой и чистой электроэнергии. А H2 на данном этапе развития технологий не сможет обеспечить ни то, ни другое.
Источник:  https://spmi.ru/
Короткая ссылка на новость: https://www.nstar-spb.ru/~A5DHD


Газета «Санкт-Петербургский вестник высшей школы»

Санкт-Петербургский вестник высшей школы

музыкальный вестник