Долгий путь водорода

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.”

Елизавета

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ

Добавить комментарий