Долгое время рекламируемое как спаситель чистой энергии, использование водорода для замены ископаемого топлива еще не достигло своего предполагаемого потенциала. Но при наличии ряда глобальных инициатив, направленных на развитие соответствующей технологии и инфраструктуры, может ли это вскоре измениться?
Одним октябрьским днем первый в мире водородный корабль причалил к берегу Темзы в Лондоне. Катамаран Energy Observer, который уже прошел 18 000 миль, производит водород для питания себя, всасывая морскую воду, когда он плывет. Судно, которое спонсирует ENGIE, в частности, находится в шестилетнем путешествии с нулевыми выбросами по всему миру, чтобы продемонстрировать, как водородное топливо может декарбонизировать судоходную отрасль.
Как отмечают сторонники водорода, судоходство — не единственный сектор, который может быть декарбонизирован путем замены ископаемого топлива. Водородное топливо, которое выделяет только воду при сжигании с кислородом, может проходить через установленные газовые сети для питания всего, от бытовых котлов до поездов и автомобилей, в то время как водородные топливные элементы предлагают альтернативу литий-ионным батареям.
Но это не новая информация. Водород рекламировался как замена ископаемому топливу в течение почти 20 лет – но до сих пор он не нашел широкого применения ни в одном секторе.
Новые инвестиции в водород
Многие европейские страны выдвинули новые инициативы по разработке водорода, которые, по их мнению, помогут континенту достичь своих целей по сокращению выбросов углерода. Норвегия, Дания, Финляндия, Швеция и Исландия создали исследовательский центр Северной энергетики для укрепления потенциала в области биогидрогенеза. Министерство экономики Германии заявило, что выделит €100 млн в год 20 лабораториям для тестирования новых водородных технологий. Правительство Великобритании в 2017 году запустило программу поставок водорода на сумму £20 млн для ускорения разработки низкоуглеродистых решений для массового снабжения водородом. А в июне на министерской встрече G20 по энергетическим переходам и глобальной окружающей среде для устойчивого роста ЕС, США и Япония объявили о трехстороннем сотрудничестве по разработке технологий водорода и топливных элементов.
Кроме того, как подчеркивается в новом докладе Международного энергетического агентства «Будущее водорода», в настоящее время разрабатывается несколько крупных водородных проектов. К ним относятся проект H21 Leeds City Gate, который преобразует свою трубопроводную сеть для использования 100% чистого водорода, и H2 Mobility, который построит и будет эксплуатировать несколько сотен водородных станций в немецких мегаполисах.
Но промышленность и корпорации требуют большего. Немецкая Газопроводная компания FNB Posch призвала местную систему природного газа нести обязательную долю возобновляемых и декарбонизированных газов, включая водород, начиная с 1% в 2021 году и повышаясь до 10% к 2030 году.
Многие сильно зависящие от газа европейские страны, такие как Великобритания и Германия, могли бы использовать свою обширную существующую газовую инфраструктуру для транспортировки водорода вместо газа или вместе с ним. В плане чистого роста правительства Великобритании на 2017 год отмечается, что конверсия сетей природного газа в 100% водород может быть крупномасштабным надежным вариантом декарбонизации.
В рамках программы поставок водорода в Великобритании производитель продуктов отопления и горячего водоснабжения Worcester Bosch разработал прототип водородного котла для домов людей. Мартин Бриджес, директор по маркетингу и технической поддержке компании Worcester Bosch, говорит, что компания скоро начнет предлагать водородные котлы. Хотя он не ожидает, что они будут использовать водород сразу, он считает, что они будут использовать его в будущем.
“Есть около 250 000 км трубопроводов, несущих природный газ в каждый дом с общественной стоимостью около 40 миллиардов фунтов стерлингов, последнее, что правительство хочет сделать, это просто отключить это», — говорит он.
Согласно отчету компании, используя эту существующую инфраструктуру, Великобритания может декарбонизировать производство тепла и горячей воды без радикального изменения способа, которым 85% домохозяйств нагревают свои дома. Это будет стоить в три раза меньше, чем текущая цель правительства по электрификации.
Неужели наконец пришло время для водорода?
Согласно недавнему отчету McKinsey, в масштабе, водород может удовлетворить 18% мирового спроса на энергию и уменьшить 6 гигатонн CO2 ежегодно.
Однако ключевыми факторами, препятствующими развитию процветающего водородного сектора, являются необходимость крупных инвестиций в соответствующую инфраструктуру. Водородный совет оценивает, что инвестиции в размере $280 млрд необходимы до 2030 года, 60% из которых необходимо для расширения производства, хранения и распределения водорода.
Это отсутствие масштабной приверженности к водородным производственным объектам и инфраструктуре сдерживает водородную экономику, говорит Джим Грегори, менеджер по развитию бизнеса альтернативных видов топлива, Luxfer Gas Cylinders .
«Инфраструктура для ископаемого топлива — нефтяные месторождения, трубопроводы и танкеры и т.д. — развивалась на протяжении 100 лет, когда воздушные перевозки, автомобили и электричество распространились по всему миру. Нам потребуются колоссальные усилия, чтобы заменить это возобновляемыми источниками энергии, такими как водород и аккумуляторы; чтобы выполнить наши обязательства [по сокращению выбросов углерода] к 2050 году, у нас есть 30 лет, чтобы сделать инвестиции, которые ранее занимали 100 лет”, — говорит он.
Это также сказалось на поставках водорода, которые в настоящее время ограничены. Зеленый водород получают путем преобразования ветра или солнечного электричества в водород посредством электролиза. Однако только 0,1% мирового производства водорода приходится на электролиз. Другие методы производства находятся в стадии разработки.
Вместо этого, так называемый «голубой водород», производимый из ископаемых видов топлива в сочетании с улавливанием и хранением углерода, вероятно, будет более привлекательным вариантом для массового производства декарбонизированного водорода, говорит Тони Олдерсон, младший консультант по газу и энергетике WSP.
«Технология уже доступна в больших масштабах, и производство водорода будет отделено от производства электроэнергии”, — говорит он.
Кроме того, Эрик Дугстад, региональный менеджер по энергетическим консультациям Nordics & Baltics в DNV GL Energy, говорит, что экономически жизнеспособный зеленый водород может стать возможным из-за растущего проникновения ветра и солнечной энергии.
“По мере увеличения этой мощности становятся возможными возможности использования дешевой электроэнергии, чтобы избежать сокращения: это потребует первоначального преобразования в тепло, а затем (ежедневного) хранения батареи и в конечном итоге преобразования в зеленый водород.”
Энергетическая экосистема еще не существует, и остается неясным, будут ли финансисты когда-либо готовы делать большие ставки на водород для развития вспомогательной инфраструктуры, особенно когда она конкурирует с более дешевыми технологиями, такими как литий-ионные батареи.
«Для укрепления доверия потребителей и достижения широкого внедрения водородных технологий необходимы надежные инфраструктуры для производства, хранения и распределения”, — говорит д-р Лори Райт, старший преподаватель Школы морской науки и техники Warsash в Университете Солент.
«Однако производители и дистрибьюторы вряд ли будут готовы инвестировать и развиваться до тех пор, пока не будет обеспечен достаточный рыночный спрос.”
Есть ли будущее у водорода сейчас?
Большинство экспертов отмечают, что, в частности, для транспортного сектора, наряду с литий-ионными батареями будет необходим водород ввиду ограниченного наличия редких минералов, необходимых для изготовления батарей.
Но точно так же все согласны с МЭА, когда оно говорит, что для развития водородного сектора для его питания требуется гораздо больше политической воли и участия потребителей.
Недавний шквал активности, сосредоточенной на водороде, породил надежду на то, что в течение следующего десятилетия активность в этой области будет возрастать, что сделает водород более распространенным в долгосрочной перспективе.
”Водородные технологии и связанные с ними инфраструктуры все еще относительно незрелы по сравнению со многими существующими традиционными технологиями, которые в настоящее время дешевле эквивалентных водородных технологий», — говорит Райт.
“Однако, поскольку пионеры отрасли развивают водородные технологии дальше и достигают большего проникновения на рынок, вполне вероятно, что мы начнем видеть большее доверие инвесторов и активность в этой области.”
