Россия может занять место ключевого провайдера водорода для Европы

ЭкспертHi-Tech

Как не угодить в водородную ловушку

Россия может занять место ключевого провайдера водорода для декарбонизированной Европы. Однако баланс выгод и издержек водородного взаимодействия РФ с ЕС должен быть тщательно выверен. Интересам России отвечает вариант сохранения экспорта природного газа и производство из него водорода методом пиролиза в местах потребления

Андрей Конопляник*

Принятый в 2019 году «Зеленый курс» Евросоюза поставил целью достичь углеродной нейтральности ЕС к 2050 году, опираясь на развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и декарбонизированных газов, в первую очередь водорода (H2). При этом в «Водородной стратегии ЕС» от 8 июля 2020 года ставка делается на «возобновляемый» H2, получаемый методами электролиза воды с использованием электроэнергии ВИЭ. Однако в ЕС признано, что прогнозных объемов такого водорода к середине столетия будет недостаточно для достижения цели нулевых выбросов. По оценкам Еврокомиссии, собственные европейские мощности по производству «возобновляемого» H2 покроют лишь около половины прогнозного потребления. Поэтому допускается как импорт водорода, так и его производство из природного газа.

Последнее — исключительно методами парового риформинга метана (ПРМ) с обязательным улавливанием и захоронением углекислого газа (CO2). При этом жестко заявлено, что H2 из природного газа — это лишь временный, вынужденный попутчик «возобновляемого» H2. Поэтому все доступные финансовые ресурсы ЕС в рамках разнообразных инструментов поддержки постпандемического восстановительного роста в энергетической сфере общим объемом свыше триллиона евро сконцентрированы исключительно на развитии ВИЭ и «возобновляемого» H2, а также биогазов.

ЕС стремится продвинуть стратегию водородного сотрудничества с РФ, в соответствии с которой Россия, как страна — производитель нефти и газа, получает водород методом электролиза на основе недозагруженных ГЭС и АЭС, а также парового риформинга «у устья скважины», чтобы выделяемый при этом CO2 закачивать в продуктивные пласты разрабатываемых месторождений, и потом уже считающийся чистым H2 транспортировать в Европу, замещая им экспорт считающегося грязным органического топлива.

Представляется, что такая схема взаимодействия не оптимальна для России. Причем сразу по двум пунктам — месту производства водорода и базовой технологии его производства. С нашей точки зрения, более перспективна схема, в соответствии с которой водород производится методом пиролиза метана (без выбросов CO2) не в местах добычи природного газа (на севере России), а в местах потребления водорода (в Европе), что исключает крайне затратную и контрпродуктивную переналадку газовой инфраструктуры Россия—ЕС с метана на водород и является взаимовыгодным для РФ и ЕС предприятием. Отмечу при этом, что чистым или грязным (по наличию или отсутствию выбросов CO2 при использовании) делает энергоресурсы не наличие молекул углерода в первичной энергии, а технологии ее переработки, преобразования и конечного использования и итогового превращения в полезную работу и потери, а также выбросы в рамках производственного цикла соответствующего энергетического оборудования.

 

Перспективный пиролиз

Вся публичная информация в западных СМИ практически полностью посвящена двум первым упомянутым источникам получения H2 — электролизу и паровому риформингу с улавливанием и захоронением CO2 (технология CCS). Хотя на самом деле их три (см. схему). Третий способ — пиролиз метана, то есть получение H2 из природного газа без доступа кислорода, что исключает образование углекислого газа, вместо которого побочным продуктом становится твердый углерод (сажа) — климатически нейтральный и имеющий широкий спектр применения.

Три базовые технологии получения водорода

Следует признать, что пиролизная группа технологий характеризуется пока меньшим уровнем технической готовности, чем ПРМ или электролиз на установках малой единичной мощности. Однако наиболее распространенная сегодня технология ПРМ всегда будет дороже по сравнению с пиролизом на величину затрат на улавливание и захоронение CO2. Эти дополнительные расходы, по разным оценкам, увеличивают затраты на собственно риформинг на 20–100%. При этом технология CCS характеризуется гораздо меньшим уровнем технической готовности, чем ПРМ, и к тому же во многих странах встречает мощную общественную оппозицию (аналогичную кампаниям против захоронения разного рода отходов на территории, в акватории или в недрах страны). Это уравнивает пиролиз и ПРМ + CCS по уровню технической готовности. Кроме того, пиролиз метана — менее энергоемкая технология. По данным «Газпрома», для производства одного кубометра водорода при электролизе воды требуется 2,5–8 кВт·ч, а при пиролизе метана — 0,7–3,3 кВт·ч. По данным немецкой компании BASF, разрыв еще больше: не в три-четыре, а почти в десять раз.

Подводные камни «возобновляемого» водорода

Чтобы уменьшить стоимость производства «возобновляемого» H2 методом электролиза, ЕС ориентирует компании на использование «избыточной» электроэнергии ВИЭ, которая может (но не должна) отпускаться по нулевой или отрицательной цене. «Избыточная» электроэнергия ВИЭ в данном контексте означает производство солнечной и (или) ветровой электроэнергии в объемах, превышающих потребности в электроэнергии в соответствии с суточным графиком нагрузки. В этом случае для производителей электроэнергии ВИЭ может оказаться предпочтительнее (менее убыточно) сбывать произведенную электроэнергию по нулевой или отрицательной (то есть доплачивая покупателям) цене, сохраняя неизменным технологический режим ее производства, чем менять технологический режим работы солнечных и (или) ветровых электростанций, неся при этом дополнительные эксплуатационные расходы.

Закупка электроэнергии ВИЭ по нулевой или отрицательной цене может уменьшить затраты на приобретение электроэнергии для производителей H2, но не уменьшит необходимые затраты на создание кратно больших генерирующих мощностей ВИЭ вследствие более высокого удельного энергопотребления при электролизе.

Доказано (например, Оливье Видалом), что материалоемкость производства генерирующих мощностей ВИЭ кратно выше, чем в традиционной электроэнергетике на органическом топливе. Поэтому утрачивает свое значение тезис, что единственно «чистым» H2 является «возобновляемый», при котором, как сказано в «Водородной стратегии ЕС», «выбросы парниковых газов за полный жизненный цикл близки к нулю».

Этот вывод повисает в воздухе, как только мы начнем учитывать производство материалов и оборудования для получения энергии ВИЭ. Это четко сформулировал всемирно известный энергетический эксперт Дэн Йергин на презентации своей книги «The New Map» в сентябре 2020 года: «Новые цепочки энергоснабжения с нетто-нулевой углеродной нейтральностью требуют углерода! <…> [Например], они нуждаются в дизтопливе для работы карьерной техники…»

Ситуация с выбросами CO2 усугубляется тем, что болD ьшая часть производственной цепочки по выпуску материалов и оборудования для производства генерирующих мощностей ВИЭ вынесена в развивающиеся страны, преимущественно в Китай, где в основе топливного баланса электростанций (обеспечивающих энергию для производства этих генерирующих мощностей ВИЭ) — уголь.

Указанное соображение в полной мере относится и к производству электролизеров, требуемая удельная мощность которых (результат кратно более высокой энергоемкости производства «возобновляемого» H2) многократно выше, чем энергоустановок для производства H2 из природного газа. Поэтому наращивание использования ВИЭ в Европе для производства «чистого» «возобновляемого» H2 будет сопровождаться наращиванием цепочки «грязных» материалоемких производств оборудования для ВИЭ в странах развивающихся.

Более того, «рваный» характер производства солнечной/ветровой электроэнергии в силу естественных природных причин (непредсказуемость потоков ветровой/солнечной энергии в единицу времени) существенно ухудшает условия коммерческого финансирования «возобновляемого» H2 по сравнению с H2 из природного газа. А улучшение финансируемости проектов производства «возобновляемого» H2 требует либо забора недостающей электроэнергии из сети, либо формирования резервных энергомощностей, работающих на ископаемом топливе, что делает несостоятельным утверждение о «чистоте» производимого по такой схеме «возобновляемого» H2.

Дальний транспорт водорода: европейские предпочтения и русский вердикт

Чтобы сделать внутреннее производство «возобновляемого» H

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Как Джо Байден 50 лет шел к должности президента США Как Джо Байден 50 лет шел к должности президента США

Краткое содержание 78 лет Джо Байдена

GQ
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Игорь Садреев: «Преступники, мошенники и аферисты – это всегда люди талантливые» Игорь Садреев: «Преступники, мошенники и аферисты – это всегда люди талантливые»

Интервью с Игорем Садреевым — автором документального сериала «Авантюристы»

GQ
Доход с разумным риском Доход с разумным риском

Специалисты советуют инвесторам-физлицам повышать уровень финансовой грамотности

РБК
Старостильники: юлианский календарь как норма веры Старостильники: юлианский календарь как норма веры

Рождество по юлианскому календарю обречено превращаться в летний праздник

Weekend
Леса, озера, черный снег Леса, озера, черный снег

Экологическая повестка захватила западный мир

Эксперт
Как вести себя с коллегой, который постоянно жалуется Как вести себя с коллегой, который постоянно жалуется

Как быть с коллегой, который постоянно описывает происходящее в мрачных красках

Psychologies
Читаем на английском: 5 советов для тех, кто владеет языком на продвинутом уровне Читаем на английском: 5 советов для тех, кто владеет языком на продвинутом уровне

Какие книги ждут тех, кто не хочет останавливаться в изучении английского

Esquire
«Хочу на гастроли!» «Хочу на гастроли!»

Певица Мария Вебер не слушает российских фрешменов и справляется без продюсера

ЖАРА Magazine
Компост-модернизм Компост-модернизм

О фильме «Снега больше не будет» и магическом реализме с человеческим лицом

Weekend
Сколько нужно труда и денег, чтобы создать систему анализа данных Сколько нужно труда и денег, чтобы создать систему анализа данных

Возросла роль аналитики на базе больших данных: как использовать ее во благо

Эксперт
Любовь, похожая на сон: каким получился сериал Marvel «Ванда/Вижн» Любовь, похожая на сон: каким получился сериал Marvel «Ванда/Вижн»

Зачем Marvel понадобилось выходить за рамки привычных экшен-блокбастеров

Esquire
6 ловушек, поглощающих ваше время 6 ловушек, поглощающих ваше время

Нехватка времени — глобальная проблема, которая влечет за собой последствия

Psychologies
Почему так важно смотреть в глаза Почему так важно смотреть в глаза

Врач Андрей Беловешкин — о пользе зрительного контакта

Reminder
5 полезных привычек для спокойствия души и тела 5 полезных привычек для спокойствия души и тела

Какие полезные привычки мы приобрели и почему не стоит забывать о них

РБК
15 привычек, которые помогают стать счастливее 15 привычек, которые помогают стать счастливее

Кто из нас не хочет радоваться жизни и чувствовать себя счастливым?

Psychologies
Мальчики в платьях и еще 4 ненормальности, которые были нормой жизни 100 лет назад Мальчики в платьях и еще 4 ненормальности, которые были нормой жизни 100 лет назад

Современные люди точно будут в шоке от того, что в прошлом считалось нормальным

Maxim
Лучшие оригинальные фильмы ужасов Netflix Лучшие оригинальные фильмы ужасов Netflix

Рассказываем о восьми картинах, которые сделают ваш вечер более эмоциональным

GQ
«Мы поощряем риски? О, да!»: сообщество r/WallStreetBets превратило биржу в казино ради веселья и попыток заработать «Мы поощряем риски? О, да!»: сообщество r/WallStreetBets превратило биржу в казино ради веселья и попыток заработать

Сабреддит на 2,5 млн человек, который стал заметным событием на Уолл-стрит

VC.RU
13 прекрасных событий ужасного 2020 года 13 прекрасных событий ужасного 2020 года

Уже привык к тому, что 2020 год – самый ужасный в истории человечества?

Maxim

Психолог Анна Просветова - о том, что «женская мудрость» тебе точно не нужна

Cosmopolitan
Иго: тирания или эффективный менеджмент? Иго: тирания или эффективный менеджмент?

Некоторые исследователи считали иго, несмотря на ужасы, прогрессивным явлением

Дилетант
Новинка кинопроката Новинка кинопроката

Главный кинотеатр Москвы снова в строю

AD
Открыт новый тип невероятно прочной химической связи Открыт новый тип невероятно прочной химической связи

Во время химических реакций возникают все новые и новые связи

Популярная механика
Смертельно опасно: как сходить в сауну и остаться в живых Смертельно опасно: как сходить в сауну и остаться в живых

В России принято считать, что «баня — залог долгих лет»

Популярная механика
Топ-5 расслабляющих и успокаивающих видеоигр для ПК Топ-5 расслабляющих и успокаивающих видеоигр для ПК

Это подборка для тех, кто устал

Популярная механика
«Красят организмы, как заборы»: как женщины в Российской империи пытались строить бизнес на уроках рисования «Красят организмы, как заборы»: как женщины в Российской империи пытались строить бизнес на уроках рисования

Истории женщин, которые сами стали художницами и дали возможность учиться другим

Forbes
Тайные знаки: зачем королева Елизавета ставит сумку на стол и теребит кольцо Тайные знаки: зачем королева Елизавета ставит сумку на стол и теребит кольцо

Какими тайными знаками пользуются монаршие особы и о чем они говорят

Cosmopolitan
Кто был прототипом Родиона Раскольникова в «Преступлении и наказании» Достоевского? Кто был прототипом Родиона Раскольникова в «Преступлении и наказании» Достоевского?

Достоевский воплотил в Раскольникове обобщенные черты поколения

Культура.РФ
Открыть в приложении