Китай уже ускорил внедрение солнечной энергии во всем мире, и теперь есть надежда, что он сможет сделать то же самое для водорода. Уже будучи крупнейшим в мире производителем водородной энергии, большая часть этого производства связана с ископаемым топливом, что ставит вопрос о том, сможет ли Китай когда-либо полностью охватить зеленый водород.
В то время как ветер и солнечная энергия доминируют во многих дискуссиях вокруг возобновляемых источников энергии, водород постепенно становится ключевым компонентом мирового баланса возобновляемых источников энергии. Данные Международного энергетического агентства показывают, что мировое производство низкоуглеродистого водорода выросло всего с 0,04 млн тонн в 2010 году до 0,36 млн тонн в 2019 году и, как ожидается, достигнет 1,45 млн тонн в 2023 году на основе открытия новых водородных заводов по всему миру.
Самое обнадеживающее, что стоимость производства водородной энергии падает с драматической скоростью. Этот значительный спад точно укладывается в рамки экологических контрольных показателей, таких как Парижские климатические цели, и в водородной промышленности есть надежда, что источник энергии будет неотъемлемой частью достижения этих целей.
Имея в виду этот потенциал, Китай вступил в водородную промышленность, поскольку он надеется очистить свой угольно-зависимый энергетический баланс. Китай лидирует в мире по производству водорода, его годовой объем производства составляет 20 миллионов тонн, что составляет около трети мирового производства, что достаточно для покрытия одной десятой его огромных энергетических потребностей. Однако, поскольку большая часть производства Китая связана с «серым водородом», зависящим от ископаемого топлива, остается неясным, может ли этот огромный энергетический потенциал быть превращен в значительные результаты чистой энергии.
Чистая энергия, зеленый транспорт и эффективное хранение
В то время как большая часть китайского водорода используется для промышленных и химических процессов, существует целый ряд новых инициатив и проектов, которые диверсифицируют сектор, принося новый спектр применений для промышленности, в которой Китай уже доминирует. В докладе, опубликованном в центре инициативы «Зеленый пояс и дорога» (GBRI), авторы Менгди Юэ и Кристоф Недополь Ван отметили, что в период с 2017 по 2020 год Китай создал 61 водородную заправочную станцию, разработал первый трамвай на топливных элементах и успешно испытал пилотируемый самолет, работающий на водороде.
«Китай ускоряет исследования, разработки и применение водорода, о чем свидетельствует растущая национальная и местная поддержка производства водорода, транспортных средств на топливных элементах, заправочных станций и, в провинции Гуандун, трамваев», — объясняет Юэ, исследователь GBRI.
Эти новые проекты были поддержаны значительным государственным интересом и инвестициями в водород. Такие документы, как руководящий каталог зеленой промышленности 2019 года, опубликованный Китайской Национальной комиссией по развитию и реформам, нацелены на ряд реформ для энергетического баланса Китая, и водород может иметь хорошие возможности для изменения положения в этих областях.
Такие цели, как «новые энергетические транспортные средства и зеленые корабли», описанные в каталоге, являются идеальным использованием водорода, который уже стал ключевым игроком в будущем чистого транспорта. Кроме того, планы «зеленой модернизации инфраструктуры» могли бы использовать уникальное положение водорода как источника энергии, который может чередоваться между опорой на ископаемое топливо и полностью нейтральным по отношению к углероду, повышая потенциал использования водородной энергии в качестве моста между традиционным и чистым производством энергии.
Водород также имеет значительный потенциал для использования в накопителях энергии. По данным водородного совета, только Германия имеет потенциал для хранения 37 миллиардов кубометров водорода,и разработка эффективных и эффективных решений для хранения станет ключевым фактором в создании водородной транспортной отрасли.
Юэ отметил, что хранение остается ключевой функцией водорода в Китае, даже несмотря на то, что другие виды использования растут в популярности.
«Водород в основном используется как форма хранения энергии», — говорит Юэ. «Он зависит от первичной энергии, такой как солнечная и ветровая, чтобы заряжать или генерировать, и может быть преобразован в электричество, когда это необходимо».
От серого до зеленого водорода
Несмотря на этот потенциал водорода, источник энергии сталкивается с типичной уникальной проблемой — проблемой различия между «серым» и «зеленым» водородом. В то время как последний является чистым источником энергии, где водород производится электролизом воды, первый использует природный газ в качестве исходного сырья для процесса, известного как паровой риформинг метана, который производит водород и монооксид углерода.
По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), 95% мирового производства водорода является серым, что приводит к опасениям, что то, что может быть ключевым игроком в области возобновляемых источников энергии, может ослабить свои последствия из-за доминирования ископаемого топлива. В то время как производство серого водорода часто дополняется технологиями улавливания и хранения углерода, что помогает смягчить некоторые его экологические последствия, факт остается фактом: большая часть мирового производства водорода связана с природным газом.
Юэ утверждает, что многие проблемы для китайского водорода, в частности, связаны с вопросами производства и технологического развития, говоря, что «основные проблемы включают технологию производства зеленого водорода, высокую стоимость инфраструктуры для распределения водорода и отраслевые стандарты».
«Для решения этих проблем необходима комплексная водородная стратегия, охватывающая весь жизненный цикл водорода – от исследований, производства, транспортировки, хранения и применения», – продолжает Юэ. «Для распределения водорода в Китае уже есть некоторые пилотные проекты, такие как объединение водородных заправочных станций с существующими заправочными станциями. Установление стандартов на основе международного сотрудничества для обеспечения совместимости производства и применения водорода может быть полезным, например, разработка и принятие международных стандартов совместно с такими организациями, как Совет по водороду и международная организация стандартизации».
Этот акцент на международном сотрудничестве особенно важен, учитывая роль GBRI, аналитического центра, который проводит исследования и предоставляет политические рекомендации для китайской инициативы «Пояс и путь». Эта инициатива представляет собой чрезвычайно амбициозный план по соединению более 60 стран сухопутными и морскими торговыми путями, стоящий китайскому правительству более $ 1 трлн, и многие логистические и технологические проблемы, связанные с такими крупномасштабными инфраструктурными проектами, отражают те, с которыми сталкивается внутренняя водородная промышленность Китая.
Солнечный проект для зеленой энергии на основе водорода?
Значительный оптимизм по-прежнему связан с китайским водородом и водородной промышленностью в более широком смысле, причем многие указывают на доминирование Китая в солнечной промышленности в качестве потенциального плана для более широкого развития водорода во всем мире. Совокупная установленная солнечная мощность в Китае увеличилась с 4,2 ГВт в 2012 году до 204,7 ГВт в 2019 году, что отражает снижение стоимости производства энергии из солнечной энергии с 3,57 доллара за ватт в 2016 году до 2,91 доллара за ватт в 2020 году.
Снижение стоимости водородных топливных элементов предполагает, что подобная судьба может быть уготована и водороду. Совет по водороду отметил, что стоимость хранения одного киловатта водорода упала с 500 долларов в 2010 году до 60 долларов в 2020 году и, как ожидается, снова снизится вдвое до 30 долларов к 2050 году, устраняя ключевой финансовый барьер для широкого внедрения водородных установок.
Юэ также отмечает, что как государственная, так и частная поддержка, вероятно, будет иметь решающее значение для развития китайской водородной промышленности, еще один способ, которым остальной мир мог бы в конечном счете последовать примеру Китая.
«Правительства в основном предоставляют политику и некоторую финансовую поддержку в целях развития и субсидиях; частное финансирование обычно осуществляется в форме облигаций, банковских кредитов и инвестиций в акционерный капитал», — говорит Юэ. — «Кроме того, создан ряд фондов для инвестиций. Отраслевые фонды, например, объединяют государственные и частные инвестиции, включая государственные компании, исследовательские институты и университеты, местные органы власти, коммерческие учреждения и частные компании».
«Водород привлекает интерес как со стороны правительства, так и со стороны частного сектора. Правительства видят в этом шанс для сокращения выбросов углерода и обеспечения энергетической безопасности, в то время как частный сектор видит возможности для бизнеса».
Это сотрудничество уже приносит свои плоды, и в июле было объявлено, что совместное предприятие с участием как частных, так и государственных сторон будет работать над строительством крупнейшей зеленой гидроэлектростанции в мире. Этот объект, проект стоимостью 5 миллиардов долларов, построенный в Саудовской Аравии, получил поддержку от Air Products and Chemicals, американского газового гиганта и Саудовской компании ACWA Power, а также планируемого мегаполиса Neom.
Завод будет производить 650 тонн зеленого водорода в день, и сторонники водородной энергетики будут надеяться, что это только первая установка в прецеденте, созданном Китаем.
