Водород – первый элемент периодической таблицы химических элементов, самое распространённое химическое вещество во Вселенной, элемент без которого не могла бы существовать жизнь как таковая. Так что я снова возвращаюсь к водороду, и делать я это буду всё чаще, так как мировые тренды говорят о том, что он становится одним из главных элементов энергетики уже не такого уж и далёкого будущего, и конечно он станет топливом для значительно части транспортной сферы.
Лично я остаюсь при своём мнение, которое было сформировано, анализируя значительный поток информации в этой области, что водород будет применим в тяжёлом транспорте, авиации, на морских судах, в энергетике и металлургии. Но в легковом, личном транспорте, он не приживётся, ровно как сегодня и газомоторное топливо. Легковой транспорт останется примерно на 95% за аккумуляторными электромобилями, а оставшиеся 5% поделят иные виды топлива – метанол, водород, может быть аммиак.
И как любую новую технологию и инновационную область, на стадии её подъёма и внедрения в жизнь, её окружает множество мифов. Мифов, зачастую рукотворных, и от людей, которые просто боятся нового, не понимая, как они смогут найти в нём место для себя. Они создают эти мифы и транслируют их умы людей, у которых просто часто не времени разобраться кто прав, а кто просто сказочник. Давайте разберём и развеем часть этих мифов. В этом нам поможет немецкий энергетический гигант E.ON. Эта компания сейчас направляет колоссальные интеллектуальные усилия и финансовые средства в свой энергетический переход, частью которого станет водород. Компания планирует до 2026 года инвестировать около 27 млрд.€ в проекты по декарбонизации.
Генеральный директор E.ON Леонард Бирнбаум: «Декарбонизация экономики Европы ставит энергетическую отрасль на порог ключевого десятилетия роста. Имея около 50 миллионов клиентов в Европе и крупнейшую дистрибьюторскую сеть на континенте, которая является основой этого перехода, E.ON прекрасно использует эту возможность. Поэтому сегодня мы можем опубликовать долгосрочный прогноз для E.ON, который будет характеризоваться постоянным прибыльным ростом…
Теперь E.ON начнёт всесторонний рост и инвестиционное наступление, чтобы создать мир энергии с нулевым выбросом углерода. Увеличение срока нашего прогноза до пяти лет до 2026 года подчёркивает устойчивость и высокий потенциал роста обоих основных направлений деятельности E.ON, которые в предстоящее десятилетие получат существенные выгоды от перехода Европы к новой энергетике. В 2030 году E.ON станет больше, экологичнее, цифровее и разнообразнее».
3 мифа о водороде
Миф 1: Водород взрывоопасен, и поэтому непригоден в качестве топлива и энергоносителя.
Это один из самых частых “аргументов” в словах скептиков и противников. От себя скажу, что ровно также, и даже больше, взрывоопасны бензин, газ, и даже ядерная энергетика. Тут можно вспомнить периодические видео с мест ДТП, где бензиновые автомобили горят и взрываются, видео с газовых АЗС, не говоря уже про взрывы в жилых домах из-за утечки газа. А про Чернобыль и Фукусиму не знают только что младенцы. Но давайте говорить прямо, все эти примеры по большей степени следствие человеческого фактора. То есть, как говорится, “прокладки между сиденьем и рулём”. Любую технологию можно довести до состояния неконтролируемой реакции.
Что же нам говорит E.ON по этому пункту:
Это утверждение является наиболее популярным возражением, когда поднимается тема водорода и обычно формулируется примерно так: «Водород как энергоноситель будущего? Я бы дважды подумал, прежде чем сесть в машину или самолёт, работающий на водороде!»
Результаты опросов последних десятилетий подтверждают этот несколько небрежно сформулированный тезис: значительная часть опрошенных заявили, что у них были связи с взрывом водородной бомбы. Известный ещё в школе «эксперимент с кислородно-водородным газом» до сих пор присутствует у многих.
Но являются ли эти опасения необоснованными или есть обоснованные оговорки? Частичный ответ можно ожидать без особых исследований: способ работы водородной бомбы не имеет ничего общего с возможным применением водорода в энергетическом секторе или промышленности. Его огромная разрушительная сила основана на ядерной реакции различных изотопов водорода, которая происходит только в особых условиях.
Независимо от этого водород в газообразной форме чрезвычайно огнеопасен. Однако до температуры 560 °C («температура самовоспламенения») для этого требуется внешний импульс, например, механически или электрически генерируемые искры или горячие предметы в непосредственной близости. Как правило, воздушные смеси с объёмом 4-76% легковоспламеняемы; при концентрации выше 18% воздушная смесь становится взрывоопасной (также называемой «кислородно-водородным газом»). Однако этому следует противопоставить тот факт, что водород чрезвычайно летуч и быстро распространяется вверх, поэтому опасность взрыва – если вообще существует – существует только в закрытых помещениях, таких как гаражи или автостоянки. Если водородный автомобиль попадёт в критическую аварийную ситуацию в замкнутом пространстве, необходимо принять меры безопасности, такие как предохранительные клапаны и т.д.
Ещё один момент, который часто игнорируется при обсуждении потенциальной опасности водорода, – это природа бензина. Бензин также легко воспламеняется и гораздо менее летуч, чем водород. В случае течи бака пары бензина накапливаются у земли, даже на открытом воздухе, и остаются там значительно дольше, чем в случае с водородом. Таким образом, риск возгорания сохраняется в течение более длительного периода времени. К тому же бензин уже детонирует при концентрации 1,1%. Напоминаем: смесь воздух-водород взрывается при 18%.
Итак, каков ответ на возражение, что водород слишком опасен как энергоноситель? Прежде всего, H2 – это газ, который при описанных выше обстоятельствах реагирует взрывоопасно, т.е. существует определенная потенциальная опасность. Тем не менее водород безопаснее, например, бензина. И садишься в машину, не боясь умереть, правда?
Ну что, E.ON чётко разложил миф о взрывоопасности водорода, как топлива. И это не теории, это доказано на практике.
1 мая этого года в аэропорту Крэнфилд был практически разрушен после посадки лётный прототип водородного самолёта компании ZeroAvia. Судя по фото, машина была сильно повреждена. Но она не загорелась, не взорвалась, а пилоты остались живы, и практически невредимы.
А теперь подумайте, что было бы с самолётом, в крыльях которого был бы авиационный керосин. К сожалению, недавние примеры есть и у нас.
Миф 2: Отсутствует необходимая инфраструктура для использования водорода в качестве энергоносителя.
Инфраструктурный вопрос здесь практически столь же частный, как и с зарядной инфраструктурой для электромобилей. Меня действительно этот пункт несколько забавляет, когда его начинает “выкатывать” оппонирующая сторона. Такое ощущение, что они живут в каком-то статичном мире, а не в мире, где многое меняется и происходит практически каждый день. А инфраструктурный вопрос один из самых динамично развивающихся.
Итак, каково мнение E.ON по этому вопросу.
Водородная установка: всё, что необходимо для «зелёного» производства водорода, можно найти на этом относительно небольшом пространстве.
Ещё одно часто слышимое утверждение заключается в том, что в Германии (и в Европе) отсутствует необходимая инфраструктура для транспортировки водорода в необходимых количествах. Соответствующую сеть пришлось бы разрабатывать совершенно новую «на чертёжной доске».
Чтобы разобраться в этом аспекте, стоит взглянуть на сети (снабжения), которыми управляет E.ON и другие операторы распределительных сетей. На первый взгляд электрические сети могут быть очевидны, но газовые сети также являются частью инфраструктуры. Большинство этих газовых сетей используются для транспортировки ископаемых газов, которые необходимо заменить для достижения климатических целей. Тем не менее, было бы напрасной тратой потенциала, если бы эти газопроводы не использовались в будущем. Так почему бы не использовать существующую инфраструктуру для распределения (зелёного) водорода по всей стране? Это план, который мы в E.ON реализуем, и мы хотим сделать наши газовые сети H2 уже к 2030 году. Мы планируем через десять лет включить водород и другие газы в наши распределительные сети либо от отечественных производителей, либо путём их подключения к планируемой водородной трубопроводной сети. Мы тестируем это практически в подсети нашего регионального поставщика Avacon. Проект призван проиллюстрировать возможность подачи водорода в существующую газовую сеть в значительно более высоком процентном соотношении, чем в настоящее время предусмотрено нормативными актами. Также возможно полное преобразование существующих сетей.
Даже если будут «чистые» водородные сети: нет необходимости разрабатывать совершенно новую инфраструктуру «с чертёжной доски». Мы в E.ON давно работаем над тем, чтобы сделать наши газовые сети частью новой экономики без выбросов в атмосферу.
Только сегодня вы могли узнать о проекте E.ON, реализуемый её дочкой Avacon, по добавлению водорода к природному газу в действующей трубопроводной системе. Так что инфраструктурный вопрос, вплоть до конкретного потребителя, уже решается на практике.
Миф 3: Производство водорода слишком дорогое.
Этот миф актуален, пожалуй, ко всему спектру новой зелёной экономики. Противники говорят, что дорого производить всё – литиевые аккумуляторы, солнечные батареи, ну и, конечно же, водород. Такое ощущение, что бензин производить дёшево. Ну, если конечно в его цену не вложить суммы, которые надо потратить, чтобы восстановить природу в местах добычи нефти, восстановить здоровье людей, живущих рядом с НПЗ, или просто вдыхающих смог автомобильного выхлопа. Если предъявить все карты, то бензин окажется на порядки дороже.
А вот, что отвечает E.ON на этот вопрос.
Ещё одна оговорка против расширенной экономии водорода заключается в том, что процесс электролиза для получения водорода слишком дорог.
На первый взгляд, это утверждение верно: согласно различным исследованиям, стоимость водорода в 2020 году составит около 15-25 центов / кВт·ч. Для классификации: Природный газ составляет около 3 центов/кВт·ч. Так следует ли соглашаться с этим требованием безоговорочно? И, да и нет.
Чтобы лучше понять структуру цен на водород, интересно взглянуть на метод производства. В дополнение к нескольким другим процессам, в будущем H2 будет производиться с использованием экологически чистой электроэнергии в процессе электролиза. Говоря очень упрощенно, электричество используется для разложения воды (H20) на водород (H2) и кислород (O). Этот процесс происходит в так называемых электролизёрах, которые, таким образом, берут на себя роль, не содержащих CO2 «генераторов водорода», пока используется экологически чистая электроэнергия. Хотя я объяснил выше, что существующие газовые сети в настоящее время преобразуются в H2 уже после модернизации не хватает мощных электролизеров, которые могли бы производить бесцветный газ в больших количествах, как на национальном, так и на международном уровне. Это означает, что по-прежнему существует потребность в инвестициях, что отражается в относительно высокой цене в 15-25 центов /кВт·ч. Если следовать логике и дальше, то из этого также следует, что цена упадёт, как только появится достаточное количество «производителей водорода». Именно это предположение научно доказано: в 2030 году затраты на водород, вероятно, составят всего 14,5-22,8 центов/кВт·ч, а до 2050 года цена будет только 12,2-18,4 центов/кВт·ч. Исследование, проведенное по заказу Гринпис, рассчитывает ещё большее падение цен до 6–12 центов/кВт·ч в 2050 году. Кроме того, независимо от рассчитанных затрат, каждый из нас должен спросить себя, готовы ли мы как общество нести затраты альтернативного сценария. Если мы продолжим полагаться на ископаемое топливо и источники энергии, человечество не сможет сдержать глобальное потепление и достичь целей Парижской климатической конвенции. И эти затраты не будут измеряться в центах/кВт·ч.
P.S.
В целом E.ON доходчиво и попунктно разрушил основные мифы про водород. Но в жизни всегда будут те, кто делает, и те, кто только говорит, причём, либо по глупости, либо защищая свою существующую синекуру. А тем временем, мир меняется, ежедневно, ежечасно. И этот процесс не остановить.
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
