Калев Каллеметс: водород не станет спасательным кругом для энергетики

Европа, безусловно, очень нуждается в крупномасштабном производстве и использовании безуглеродного водорода, чтобы избавиться от импорта ископаемого топлива, но если это делать с ложными представлениями, наивностью и некомпетентностью, то результатом станет разочарование, пишет соучредитель и председатель правления Fermi Energia Калев Каллеметс.
Ежегодное выступление президента Еврокомиссии Урсулы фон дер Ляйен было очень содержательным и правильным с точки зрения внешней политики, но в сфере энергетики стало разочарованием в том числе для министра экономики и инфраструктуры Эстонии Рийны Сиккут. Однако было удивительно услышать из речи главы Еврокомиссии, что водород может стать "спасательным кругом Европы". Еврокомиссия приняла решение создать Европейский водородный банк с капиталом в три миллиарда евро, чтобы к 2030 году в ЕС ежегодно производилось десять миллионов тонн водорода из возобновляемых источников.
Здесь все же нужен реализм, чтобы уравновесить задор и раздачу крупных субсидий. К настоящему моменту очевидно, что для использования водорода в транспорте, будь то легковые автомобили, грузовики или автобусы, нет реального рынка. С поездами это возможно, потому что интенсивность движения на некоторых линиях не оправдывает их электрификацию, а инфраструктуру строить проще.
Однако наивно надеяться, что существующие газовые трубопроводы можно будет в значительной степени использовать для транспортировки водорода. В Эстонии был проведен соответствующий анализ, который показал, что допустимое содержание водорода в трубопроводах для природного газа составляет не более 5%. Это ничтожное количество, и оно относится к большинству изготовленных из углеродистой стали европейских газовых трубопроводов, через которые водород - самая маленькая молекула - просачивался бы в недопустимом и опасном объеме. Взрывы водорода, к сожалению, являются довольно обычными промышленными авариями.
Надежда на то, что водород сбалансирует нестабильность выработки электричества в возобновляемой энергетике, наивна и противоречит законам физики по двум простым причинам. Это расточительно, а значит, дорого, и, во-вторых, объемы, которые необходимо сохранять, чрезвычайно велики.
Во-первых, эффективность цикла электролиза водорода, его сжатия и повторного производства электроэнергии составляет всего 18-46%, тогда как эффективность гидравлической насосной станции с проверенной технологией составляет 70-80%.
Во-вторых, в декабре 2021 года в Эстонии 24 дня подряд возобновляемая энергия обеспечивала менее 30% необходимой электрической генерации. Если упростить, то в те дни в среднем не хватало 1000 мегаватт электроэнергии. Для их восполнения необходимо было бы запасать на эти дни примерно 24 дня x 24 часа x 1000 мегаватт электроэнергии, и, даже с учетом коэффициента полезного действия 40%, необходимо было бы запасти как минимум в 2,5 раза больше, то есть в общей сложности 1,4 тераватт-часа.
Это очень большое количество энергии для оборудования с такой низкой эксплуатационной нагрузкой, и любому умеющему считать человеку очевидно, что это просто не сработает. Также нет никаких практических доказательств того, что это работает где-либо. Крупнейшая электролизная установка, строящаяся в настоящее время в Европе, - это установка мощностью 200 мегаватт на нефтеперерабатывающем заводе Shell в Нидерландах, где она должна заменить природный газ. Водород должен применяться в больших масштабах именно в промышленности, но и там он не спасательный круг, а отдельный большой вызов.
У водорода, произведенного с помощью безуглеродного электричества, есть весьма конкретные и необходимые виды применения в промышленности, где определенно необходимо заменить ископаемое топливо. Осуществляются масштабные инвестиции в водородный процесс производства стали в Швеции, Австрии, Франции, Германии. В общей сложности более 14 проектов, которые производили бы в Европе 20 млн тонн стали в год при общем производстве 150 млн тонн. Для количества водорода, необходимого для производства этих 13% потребляемой стали, потребовалось бы в общей сложности 66 тераватт-часов электроэнергии.
Во-вторых, необходимо вывести углерод из производства важнейшего удобрения – аммиака (NH3), заменив природный газ водородом, произведенным при помощи безуглеродного электричества, и тепловой энергией. Декарбонизация всего европейского производства аммиака потребовала бы 200 тераватт-часов электроэнергии.
В-третьих, необходимо производить синтетическое топливо (кероген) для самолетов, которые никогда не будут летать на батареях, и океанских судов, которые также нельзя электрифицировать. Для этого сферы применения в одной только Великобритании требуется около 300 тераватт-часов электроэнергии, а в европейском масштабе почти 700 тераватт-часов. Таким образом, в общей сложности для этих трех промышленных применений потребовалось бы в общей сложности около 2000 тераватт-часов дополнительно произведенной электроэнергии в Европе, что примерно в четыре раза превышает текущее потребление в Германии. Это огромное количество электроэнергии, которое было бы необходимо производить непрерывно.
Все эти необходимые производственные процессы являются производствами с высокой капиталоемкостью, использующими технологию термолиза, которые требуют стабильного и постоянного производства и, в таковом качестве, плохо подходят для нестабильных или сезонных источников первичной энергии, таких как солнечные панели или ветер. По крайней мере, в Эстонии.
В мире есть районы, где постоянно светит солнце, и есть пустынные районы с небольшим количеством песка, где можно непрерывно производить возобновляемую энергию, но проблемой там становится доступность воды для водорода и транспортировка произведенного водорода. Водород можно эффективно перевозить по морю, заморозив его на сто градусов ниже, чем сжиженный природный газ (т. е. до - 253 градусов). В настоящее время в мире есть только одно судно для его перевозки.
Европа безусловно нуждается в крупномасштабном производстве и использовании безуглеродного водорода, чтобы избавиться от импорта ископаемого топлива, но если это делать с ложными представлениями, наивностью и некомпетентностью, то результатом станет разочарование.
Целевой показатель ЕС в десять миллионов тонн водорода в год соответствует мощности электролиза в 100 000 мегаватт электроэнергии. Планировать это сейчас, когда в Европе острый кризис производства электроэнергии, когда Германия, Бельгия в ближайшие месяцы закроют хорошие АЭС мощностью 5000 мегаватт, когда в Европе падает добыча природного газа, когда угольные электростанции закрываются и возобновляемая энергетика растет медленнее ожиданий - это безответственность.
К сожалению, ссылка на уроки нефтяного кризиса в речи фон дер Ляйен также была оторвана от реальности. Самый сильный урок извлекли Франция и Швеция, которые за 15 лет построили, соответственно, 50 и 10 атомных электростанций, резко сократив использование нефти и угля, и став странами с наименьшими выбросами углерода и самыми доступными ценами на электроэнергию для потребителей в Европе. В то же время Дания продолжает сжигать уголь, нефть, природный газ и балтийскую древесную щепу для производства электроэнергии, и имеет самое дорогое электричество для внутренних потребителей.
Крайне позитивно то, что большинство западноевропейских политиков из-за российской агрессии во внешней политике перестали себе лгать и строить иллюзии о сотрудничестве с Россией. Наверное, в энергетике нужны кризисы с ценами и надежностью снабжения зимой этого года и следующих лет, чтобы продолжающаяся наивность и принятие желаемого за действительное сменились реализмом и чувством ответственности.
Редактор: Андрей Крашевский