В то время как надежды на водород в качестве основного энергоносителя уходят в прошлое, компании, промышленные группы и страны выдвигают новое поколение водородных планов. Амбициозный план ЕС по водороду дополняется растущим числом национальных и региональных планов в Европе, Азии и других странах. Огромное количество водородных планов по всему миру указывает на то, что достигнут значительный порог. Они охватывают широкий спектр приложений. Но они разделяют точку зрения, согласно которой водород является незаменимым энергетическим посредником в будущей экономике с нулевым выбросом углерода, которая несет энергию возобновляемых источников солнечной и ветровой энергии для различных конечных целей.
В планы входят два основных положения. Один из них рассредоточен: водород становится топливом для зданий, отопления домов и предприятий, а также топливом для автомобилей и грузовиков в сети водородных заправочных станций. Другой сконцентрирован в промышленных центрах и портах, где водород и топливо на его основе производятся для снабжения близлежащих предприятий, электростанций и грузовых перевозок.
Из этих двух схем водород в промышленных кластерах, по-видимому, имеет наилучшие возможности для успеха в следующем десятилетии. Это уже там, где отрасли, требующие высокой энергоемкости в своей деятельности, используют «серый водород», полученный из природного газа. Многие планы предусматривают переход сначала на «голубой водород», полученный из ископаемого топлива с системами улавливания и хранения углерода (CCS), а затем на «зеленый водород», получаемый исключительно из возобновляемых источников энергии.
Вместо широко распространенных сетей водородных отопительных и заправочных станций, где он столкнется с жесткой конкуренцией со стороны прямой электрификации, преимущество вполне может заключаться в промышленной концентрации, где водород может удовлетворить уникальные потребности и быстро достичь экономии за счет масштаба.
Выделение водородных концентраторов
В то время как основные энергетические агентства выступают за всеобъемлющую государственную политику, которая поддерживает полный спектр использования водорода — то, что можно назвать подходом «все вышеперечисленное», они видят преимущества в концентрации.
В своем недавно опубликованном отчете «Зеленый водород: руководство по разработке политики» Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) уделяет большое внимание промышленным кластерам, портам и городам, в которых может возникнуть синергия между производителями и пользователями. Именно здесь электролитическое производство водорода в крупных масштабах может снизить затраты, тем самым стимулируя спрос среди местной промышленности и способствуя дальнейшему расширению производства.
IRENA определяет такие места как установки, где государственная политика найдет наиболее ценное применение чистого водорода. Они должны предложить более значительную экономию за счет масштаба, чтобы вывести чистый водород и водородное топливо на жизнеспособное коммерческое использование в следующем десятилетии. IRENA видит развитие «водородных долин» (например, городов) и «водородных узлов» (например, портов) поэтапно, начиная с создания базовой инфраструктуры.
В отчете говорится: «Прозрачные планы и сроки для магистральных сетей, хранилищ, заправочных станций и портовой инфраструктуры могут быть полезны на ранних этапах для указания будущих маршрутов» (Green Hydrogen, стр. 32).
Затем, при наличии производственных мощностей, должна возникнуть синергия, которая увеличит спрос и обеспечит эффект масштаба в промышленных кластерах.
Международное энергетическое агентство (МЭА) также признает важность промышленных кластеров в развитии низкоуглеродного и нулевого углерода. В своем отчете Energy Technology Perspectives 2020 оно включает водород в число четырех важнейших технологических цепочек создания стоимости, которые необходимо развивать для достижения углеродно-нейтрального мира. Но анализ водорода, проведенный агентством, подробно представлен в отчете за 2019 год «Будущее водорода», в котором определены четыре ключевых сектора экономики или цепочки создания стоимости, которые предлагают наилучшие возможности для увеличения предложения и спроса на водород.
К их числу относятся промышленные кластеры, особенно ключевые кластеры промышленной деятельности, расположенные вблизи побережья и портов, где уже существует большая часть существующего спроса на чистый водород. В этих местах есть разнообразная промышленность, существующие трубопроводные сети, потенциальные хранилища CO2 (для производства водорода из природного газа и других видов топлива с помощью CCUS) и близлежащие порты для международной торговли водородом. В отчете выделяется регион Северного моря, который предлагает особые преимущества для развития чистого водорода с его многочисленными портами, сильной промышленной базой и высоким потенциалом для морской ветроэнергетики.
Хабы в планировании
Региональное планирование водородных узлов находится в стадии реализации в Северной Европе, а также в Китае, Японии и Корее. Планирование все еще находится на ранней стадии, оценка технологической готовности и способов транспортировки водорода. Планировщики проектов не прогнозируют фактического производства голубого водорода до середины-конца 2020-х годов. В основном они стремятся получить зеленый водород из возобновляемых источников в 2030-х годах и в последующий период, хотя в некоторых проектах зеленый водород появится еще раньше.
В Великобритании предусмотрены два крупных хаба. На северо-западе крупный проект под названием HyNet North West направлен на создание низкоуглеродного кластера к 2030 году и промышленного кластера с нулевым выбросом углерода к 2040 году. Он построит сеть распределения водорода в промышленной зоне вдоль англо-валлийской границы на юге Ливерпуля. Проект реализуется консорциумом промышленных компаний во главе с коммунальным предприятием Cadent и девелоперской компанией Progressive Energy. Он пользуется поддержкой британского правительства через свой Фонд поддержки промышленной стратегии.
HyNet North West возьмет на себя разработку завода по производству электролитического водорода и водородного трубопровода. Это позволит приблизить производство и поставку водорода к пользователям, создав разветвленную сеть производства водорода из природного газа с улавливанием и хранением углерода (CCS). Хранение будет происходить в морских резервуарах с помощью трубопровода CO2.
Аналогичный проект находится на стадии планирования на северо-востоке страны, включая строительство завода по производству низкоуглеродного водорода в Saltend Chemicals Park. Проект Hydrogen to Humber Saltend (H2H Saltend), расположенный в районе реки Хамбер недалеко от Халла, возглавляет норвежская энергетическая компания Equinor (ранее Statoil). Он будет преобразовывать природный газ в водород, снабжая близлежащие электростанции и химические предприятия, и, в конечном итоге, поставлять водородное морское топливо для судов в порту Халла. Производство водорода будет происходить с помощью CCS и морских хранилищ углерода ниже Северного моря.
Еще два крупных проекта планируются в Нидерландах вдоль побережья Северного моря. H-Vision Rotterdam — это проект голубого водорода, направленный на создание цепочки создания стоимости водорода, которая простирается от производства до промышленных конечных пользователей в порту Роттердама. В проекте задействованы порт и консорциум промышленных компаний. Он должен начаться задолго до 2030 года с хранения СО2 на истощенных газовых месторождениях в Северном море.
Гораздо севернее, в порту Эмсхафен, проект NortH2 будет использовать ветры Северного моря для производства водорода для портовой логистики и близлежащих отраслей. Это экологически чистый водородный проект, который первоначально установит морской ветроэнергетический комплекс мощностью от 3 ГВт до 4 ГВт к 2030 году, а к 2027 году будет запущен большой электролизный завод. Консорциум во главе с Shell, портовым оператором Groningen Seaports и компанией газовой инфраструктуры Gasunie ведет проект.
В Китае планируют создать водородные центры в нескольких регионах. В северной провинции Хэбэй, город Чжанцзякоу, реализует четыре поддерживаемых правительством демонстрационных проекта с использованием возобновляемых источников энергии. Они будут дополнены другими электролитическими установками, производящими серый водород. Хэбэй, обладающий значительными ветровыми ресурсами, является центром сталелитейной промышленности Китая. Эти факторы определяют планы провинции стать ключевым центром производства водорода для транспорта и промышленности Китая.
Другие страны Европы и Азии разрабатывают кластеры на основе передовых электролизеров. H2Cluster Norway, национальная бизнес-ассоциация, поддерживает строительство крупнейшего в мире завода по производству щелочных электролизеров в Геройе недалеко от Осло. Тем временем в префектуре Фукусима в Японии консорциум, поддерживаемый правительственной организацией по развитию новой энергии и промышленных технологий (NEDO), открыл предприятие по производству водорода мощностью 10 000 кВт, использующее энергию 20 мегаватт солнечных фотоэлектрических станций в префектуре. Это крупнейший в мире завод по производству водорода из возобновляемых источников, открывающий новые возможности развития в промышленной зоне, которая наконец восстанавливается после катастрофической ядерной аварии 2011 года.
Региональные планы предусматривают местное производство водорода, как синего, так и зеленого цвета. Они находят места для хранения уловленного углерода под землей и на морском дне. И они видят широкие возможности для питания электролизеров ветрами Северного моря и других близлежащих возобновляемых источников.
Тем не менее, создание крупных промышленных кластеров, требующих растущего количества чистого водорода в течение 2020–30-х годов, может открыть возможности для разработки новых, более отдаленных источников его. Развитие водородных хабов предполагает их связь с другим полюсом регионального планирования чистого водорода, а именно с основными глобальными регионами поставок.
IRENA считает, что промышленные пользователи могут стимулировать развитие выделенных «зеленых водородных коридоров», которые соединяют регионы, генерирующие дешевую возобновляемую энергию, с центрами спроса. МЭА видит необходимость в создании международных морских маршрутов для торговли водородом. Эти коридоры неизбежно появятся там, где различная стоимость производства водорода в разных странах и регионах благоприятствует регионам, богатым ресурсами.
Европа и Япония, у которых относительно высокие затраты и сильная политическая поддержка водорода, вероятно, являются импортерами. Крупными экспортерами будут Австралия, Чили, юг США, Ближний Восток и Северная Африка и другие регионы. Чтобы воспользоваться преимуществами развивающегося глобального рынка чистого водорода, им придется преодолеть огромную проблему в виде транспортных расходов.
