Водородная стратегия Еврокомиссии: амбициозный план со сложно прогнозируемой реалистичностью ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Кадри Симсон заправляет работающий на водородных элементах автомобиль.
Кадри Симсон заправляет работающий на водородных элементах автомобиль. Автор: European Commission

Выдвинутая Европейской комиссией на прошлой неделе водородная стратегия ставит целью крупные инвестиции в развитие водородной технологии для снижения выбросов парниковых газов. Хотя цель у этого плана благородная, технология производства и использования водорода пока недостаточно разработана, чтобы можно было прогнозировать реальные шансы этой стратегии на успех.

В использовании водорода в промышленности как таковом нет ничего нового. Он широко производится по всему миру и является важным компонентом для промышленности. Единственной проблемой остается то, что 95% водорода сейчас производят из ископаемого топлива, в основном из природного газа.

Такой водород называют "серым". При его производстве выделяется углекислый газ, и если разработать технологию, которая позволит его улавливать или иным образом компенсировать, то водород становится нейтральным с точки зрения углеродного баланса или т.н. "синим".

Водород также можно извлекать из возобновляемых ресурсов, из которых наиболее вероятными кандидатами являются биогаз и вода (путем электролиза). Произведенный по такой технологии водород был бы "зеленым".

План Еврокомиссии как раз и предусматривает переход к производству и использованию "зеленого" водорода. Для этого предлагается в течение ближайших пяти лет запустить несколько крупных производственных единиц, которые выпускали бы миллион тонн зеленого водорода. Затем производство планируется наращивать за счет субсидий с удесятирением объемов в последующую пятилетку.

Это амбициозный план с учетом того, что пока в мире нет примеров масштабного производства водорода из возобновляемых источников.

"Не могу сказать, занимаются ли этим сейчас и насколько активно. Сегодня такой промышленности нет. То есть сначала появится технология, потом прототип и наконец первый продукт, - пояснил ERR директор Института электроэнергетики и мехатроники Таллиннского технического университета (ТТУ) Иво Палу. - Все говорят о водороде, но никто не приводит примеров. Из насосных гидроэлектростанций у нас есть одна станция в Литве, в Эстонии разрабатываются две станции - у нас есть примеры. Но все, кто говорят о водороде, - в этих статьях примеров нет".

Вопрос упирается в цену

"Производить зеленый водород, конечно, можно. Вопрос в том, можно ли его потом продать. Есть ли потребители, которые бы его использовали. С этой точки зрения с этим сегодня плохо", - сказал член совета государственной энергетической компании Eesti Energia Эйнари Кизел.

По расчетам Еврокомиссии, производство килограмма водорода из природного газа сейчас обходится в 1,5 евро. Стоимость "синего" водорода составляет 2 евро за килограмм, а чистый "зеленый" водород обходился бы в 2,5-5,5 евро за килограмм. Еврокомиссия считает, что благодаря субсидиям и совершенствованию технологии цену удастся снизить.

В Эстонии плохо представляют себе возможности использования водорода

Министр экономики Таави Аас осенью планирует посетить Германию, чтобы ознакомиться с производством и использованием водорода. Министерство также планирует заказать исследование о возможностях Эстонии по производству и использованию водорода. На данный момент конкретных данных по этому вопросу нет.

Одна из обсуждаемых в Эстонии возможностей - производство водорода в морских парках ветрогенераторов.

"Государственная программа по энергетике и климату предусматривает, что к 2030 году мощность морских ветропарков в Эстонии составит 1200 мегаватт. Согласно исследованию морских ветропарков BEMIP за 2019 год, в Эстонии есть потенциал для строительства морских ветропарков мощностью до семи гигаватт с годовым производством электроэнергии в объеме 24 тераватт-часа. В Эстонии нет достаточно потребителей для такого объема, и с учетом аналогичного потенциала ветровой энергетики во всем Балтийском море, при благоприятных погодных условиях будет возникать перепроизводство электроэнергии по всему региону", - пояснил представитель сетевого оператора Elering Айн Кёстер.

Существует гипотетическая возможность использовать часть вырабатываемого ветрогенераторами электричества для производства водорода с последующей транспортировкой по трубопроводу. Elering, который также является оператором сети газопроводов в Эстонии, заказал у ТТУ исследование о возможностях использования газопроводов для перекачки водорода.

По словам Кёстера, в принципе имеющаяся сеть трубопроводов для этого подходит. "Намного дешевле адаптировать под водород существующую сеть газопроводов, чем строить под него отдельную инфраструктуру. Для транспортировки одного и того же количества энергии на дальние расстояния дешевле строить газопроводы, а не линии электропередачи", - сказал он.

"Очень вероятно, что между рынками и ценами на электроэнергию и водород в будущем будет очень тесная корреляция. В часы суток, когда производится много возобновляемой энергии, ее цена падает, и тогда производителям имеет смысл производить из электричества водород путем электролиза, сохраняя его в сети газопроводов. А когда выработка возобновляемой энергии сокращается, снова преобразовывать водород в электроэнергию. При этом единственным побочным продуктом оставалась бы вода", - добавил Кёстер.

Технологии крупного производства не существует

Хотя на бумаге все выглядит просто, в действительности такой масштабной технологии не существует. Например, для использования морской воды в электролизе ее нужно предварительно очистить, что ставит целый ряд дополнительных вопросов.

"Морская вода у нас не очень чистая. Нужна ли нам для этого дистиллированная вода? Надо ли очищать воду до какой-то конкретной степени? Насколько долговечным будет элемент, при помощи которого мы будем очищать воду? Я не знаю, просто спрашиваю. Мы все говорим, но никто из нас не знает [ответа на эти вопросы]", - сказал Палу.

Кроме того, возникает вопрос об эффективности преобразования электричества в водород и обратно. В обоих процессах часть энергии пропадает, поэтому такой способ не самый экономически эффективный.

Есть и вопрос цены электроэнергии, при которой ее вообще можно производить из водорода. "Если у нас 100 евро за мегаватт-час, то на рынке сразу появляются всевозможные технологии. Но есть ли у нас потребители, которые хотят потреблять по 100 евро за мегаватт-час? Если цены на электроэнергию сильно вырастут, то никто не захочет ее потреблять. А если никто не потребляет, то и цена не может расти", - добавил директор Института электроэнергетики и мехатроники ТТУ.

Эйнари Кизел также оценивает перспективы производства электричества из водорода как сложные, по крайней мере, в ближайшей перспективе, потому что цена такого электричества не была бы конкурентоспособной. По его мнению, водород действительно можно было бы производить в морских ветропарках, но использовать его следовало бы скорее в транспорте.

Водородные элементы

За пару дней до публикации инициативы Еврокомиссии эстонский еврокомиссар по вопросам энергетики Кадри Симсон опубликовала в Twitter несколько фотографий с электроавтомобилем на водородных элементах и то, как она его заправляет. По словам Симсон, она впервые села за руль автомобиля, использующего водород в качестве топлива.

Однако существование такого автомобиля и даже заправки, на которой в него можно залить водород, само по себе не означает, что эти технологии готовы для массового использования или что это когда-нибудь произойдет.

Палу пояснил, что проблема, во-первых, связана с летучестью водорода. Баки для водородного топлива должны быть очень специфическими, чтобы водород из них не улетучивался. Кроме того, они должны быть очень большими, чтобы предотвратить риск взрыва.

При этом сжатие водорода не позволяет добиться такой же энергетической плотности на единицу объема, как, например, в случае бензина. Грубо говоря, размер водородного бака должен быть в четыре раз больше бензобака при одинаковом содержании энергии. Здесь возникает и вопрос об эффективности использования водорода как источника энергии для автомобиля.

"Я помню по своей исследовательской работе, что топливный элемент может отработать 2500 часов. В году 8000 часов. Теперь скажем, если топливный элемент отработает три-четыре месяца подряд, то мне придется менять эту самую дорогую деталь. При этом у нас уже есть CNG и LNG (сжиженный и сжатый природный газ). Почему мы не можем их использовать? Зачем нам втискивать туда водород?", - задается вопросом Палу.

Кизел также не верит, что водород в ближайшем будущем будут использовать обычные потребители. "С большой вероятностью, водород в легковые автомобили так скоро не попадет. Посколько начальная инвестиция настолько велика, она предполагает, что машина будет постоянно использоваться, проезжать длинные расстояния", - отметил он.

С другой стороны, Кизел видит для водорода перспективы в транспорте дальнего следования. "Пока это только пилотные проекты и относительно дорогие решения, но свою роль они полностью выполняют. Ниша, которую они могли бы занять, - это дальний транспорт. Суда и грузовики. Водород из-за его небольшого объема можно хорошо использовать в транспорте дальнего следования. Это первое место, которое сегодня четко выделяется", - добавил он.

С такой оценкой согласны и в Elering. "Внутригородский и другой транспорт для коротких поездок дешевле и разумнее электрифицировать, но в случае видов транспорта дальнего следования и нуждающихся в быстрой заправке было бы разумно использовать водород. И все же весь транспортный сектор в обозримой перспективе полностью на электричество не перейдет, потому что при большом энергопотреблении зарядка аккумуляторов занимает много времени, а строительство соответствующей инфраструктуры стоит слишком дорого", - пояснил Кёстер.

Таави Аас осмотрит водородный поезд в Германии

Министр экономики Таави Аас во время осеннего визита в Германию намерен также ознакомиться с работающим на водороде поездом, хотя Эстония такие поезда закупать скорее не планирует, считая такой шаг слишком поспешным: технология производства и использования водорода еще недостаточно разработана.

"Это вопрос о яйце и курице. Если мы не знаем, кто будет потреблять водород в больших объемах, у нас сегодня нет большого потребления, поэтому нет и производства. Если возникнет потребление и потребность в водороде, то начнут и производить", - считает Палу, по мнению которого это одно из возможных мест, куда можно направить научные инвестиции.

Реалистичность предложенного Еврокомиссией календарного графика по выходу на зрелую водородную экономику в течение 10 лет никто пока оценить не может. "График совершенно невозможно прогнозировать. Для этого нужно быть хиромантом. Если будут приложены большие усилия, то десятилетняя перспектива реалистична, чтобы [водород] был конкурентоспособен и на рынке", - прококомментировал Кёстер планы Брюсселя.

"В случае водорода был длинный, 30-летний горизонт, а теперь мы говорим о 10-летнем горизонте. В последние годы это получило приличное развитие. Если в эту сферу будут направлены большие инвестиции, то вполне реально ожидать, что в 10-летней перспективе произойдут большие изменения", - добавил он.

В Elering считают, что водород будет частью энергетической системы будущего.

"Чем больше конкурирующих способов производства, транспортировки, сохранения и потребления энергии существует на едином энергетическом рынке, в единой энергосистеме ЕС, тем эффективнее вся энергетическая экономика сможет добиваться поставленных климатических целей. Водород на этом рынке в будущем, несомненно, будет играть важную роль. Внедрение водорода предполагает наличие крупных мощностей по производству и сохранению возобновляемой энергии, а также умение безболезненно интегрировать новый энергоноситель в существующие электро- и газовые системы. Эстония занимает очень хорошую стартовую позицию в контексте новых энергетических приоритетов Европы", - отметил Кёстер.

Тем не менее, на данный момент технологии масштабного производства водорода из возобновляемых ресурсов не существует, и оно остается экономически нерентабельным. Кроме того, отсутствует разумный способ, которым производимый в больших объемах водород можно было бы активнее использовать в энергетической системе.

Редактор: Андрей Крашевский

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: