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
Власти города в Бельгии извинятся за последнее сожжение «ведьмы» — в 16 веке её обвиняли в сексе с дьяволом Власти города в Бельгии извинятся за последнее сожжение «ведьмы» — в 16 веке её обвиняли в сексе с дьяволом

История о том, как опасны власти, если они принимают решения на основе слухов

TJ
10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Продавец волос, писатель, промальпинист и другие — как проходят их будни и сколько они зарабатывают Продавец волос, писатель, промальпинист и другие — как проходят их будни и сколько они зарабатывают

Монологи представителей разных профессий

VC.RU
О чем рассказала слоновая кость, найденная на затонувшем корабле XVI века О чем рассказала слоновая кость, найденная на затонувшем корабле XVI века

Бивни с затонувшего корабля дали представление о торговых сетях слоновой кости

National Geographic
Невероятная история побега американского пилота Брюса Карра из немецкого тыла на немецком истребителе Невероятная история побега американского пилота Брюса Карра из немецкого тыла на немецком истребителе

Как в 20 лет американский пилот Брюс Карр угнал немецкий истребитель

Maxim
Карабах: новая пробоина в российской обороне Карабах: новая пробоина в российской обороне

Мирное соглашение между Арменией и Азербайджаном — и успех, и неудача для России

Эксперт
Прикус действительно влияет на здоровье зубов и осанку? Прикус действительно влияет на здоровье зубов и осанку?

Правда ли, что прикус влияет на здоровье зубов и здоровье в целом?

Reminder
Можно ли заряжать смартфон неоригинальной зарядкой? Можно ли заряжать смартфон неоригинальной зарядкой?

Если в семье несколько смартфонов, можно ли пользоваться одной зарядкой?

CHIP
«Я ругаюсь после двух рюмок»: Меган Маркл призналась в своих главных слабостях «Я ругаюсь после двух рюмок»: Меган Маркл призналась в своих главных слабостях

Меган Маркл назвала вредные привычки, которые мешают ей в жизни

Cosmopolitan
«Фрагменты женщины»: на Netflix вышел тяжелый, но важный фильм о том, как пережить потерю ребенка «Фрагменты женщины»: на Netflix вышел тяжелый, но важный фильм о том, как пережить потерю ребенка

Почему тяжелую драму «Фрагменты женщины» все же стоит смотреть?

Forbes
Подписание акта о капитуляции Японии Подписание акта о капитуляции Японии

Токийский залив, борт линкора «Миссури», 2 сентября 1945 года

Дилетант
Product Hunt: как из почтовой рассылки выросла платформа для новых продуктов Product Hunt: как из почтовой рассылки выросла платформа для новых продуктов

История бизнеса Product Hunt и его создателя Райана Хувера

VC.RU
Цунами, голод, болезни и война: как глобальное потепление может уничтожить человечество Цунами, голод, болезни и война: как глобальное потепление может уничтожить человечество

Изменение погодных условий Земли может привести к гибели всего человечества

Популярная механика
Эти 6 фраз смягчат душевную боль того, с кем вы решили расстаться Эти 6 фраз смягчат душевную боль того, с кем вы решили расстаться

Учимся расставаться экологично и корректно говорить партнеру о разрыве

Psychologies
Черная невеста: 8 звезд, которые вышли замуж в черных платьях Черная невеста: 8 звезд, которые вышли замуж в черных платьях

Наши героини уверены: черный подвенечный наряд ничуть не хуже белого!

Cosmopolitan
10 бьюти-средств из советского прошлого — от «ленинградской» туши до «Балета» 10 бьюти-средств из советского прошлого — от «ленинградской» туши до «Балета»

Рассказываем о декоративной косметике, которой пользовались советские красавицы

Cosmopolitan
Питер Свонсон: Восемь идеальных убийств Питер Свонсон: Восемь идеальных убийств

Отрывок из детектива Питера Свонсона «Восемь идеальных убийств»

СНОБ
Синдром задержки фазы сна: что это и как совам справиться с проблемой Синдром задержки фазы сна: что это и как совам справиться с проблемой

«Не могу лечь до полуночи», «Режим давно сбился», «Мне нужно утром поспать»

РБК
«Мода — это поэзия. Я продаю поэзию»: лучшие цитаты дизайнера Симона Порта Жакмюса о работе, Париже и не только «Мода — это поэзия. Я продаю поэзию»: лучшие цитаты дизайнера Симона Порта Жакмюса о работе, Париже и не только

Симон Порт Жакмюс — о работе, жизни и смысле моды как таковой

Esquire
Мыши способны облегчить боль друг друга Мыши способны облегчить боль друг друга

Мыши обладают подобием эмпатии и перенимают у собратьев их состояния

National Geographic
Теория U Теория U

Лидерство из будущего

kiozk originals
Искусство сна: десять лучших способов выспаться Искусство сна: десять лучших способов выспаться

Исчерпывающий рейтинг лучших способов вздремнуть

Esquire
Крем от обморожения и домашние грядки в -50°: как вечная мерзлота вдохновляет предпринимательниц из Якутии Крем от обморожения и домашние грядки в -50°: как вечная мерзлота вдохновляет предпринимательниц из Якутии

Якутия — это не только алмазы, но и проекты малого бизнеса

Forbes
Типология: разные виды «да» Типология: разные виды «да»

Весь спектр наших утверждений и их скрытый смысл

Psychologies
Эксклюзив Cosmo: Мила Кунис о новом фильме, атмосфере на съемках и режиссере Эксклюзив Cosmo: Мила Кунис о новом фильме, атмосфере на съемках и режиссере

Мила Кунис – о съемках в фильме «Дать дуба в округе Юба»

Cosmopolitan
Как победить фобию Как победить фобию

Чего бы ты ни боялся, мы попробуем тебе помочь!

Maxim
«Простив его, я предам маму»: встреча с отцом через пятнадцать лет «Простив его, я предам маму»: встреча с отцом через пятнадцать лет

Психолог комментирует истории людей, которые не общались с одним из родителей

Psychologies
«3 в 1»: из чего делают растворимый кофе «3 в 1»: из чего делают растворимый кофе

Разбираемся, из чего получают растворимый кофе, а заодно и сухое молоко

Популярная механика
Возвращение ананасов-убийц! 20 продуктов, которые могут незаметно травить тебя Возвращение ананасов-убийц! 20 продуктов, которые могут незаметно травить тебя

Отдельные виды продовольствия для многих людей являются ядовитыми

Maxim
Открыть в приложении