Эксперт напомнил, что водородная энергетика рассматривается как одно из ключевых курсов в реализации стратегий по низкоуглеродному развитию.
Научный обозреватель электронного издания CentralAsia.news известный туркменский учёный, доктор технических наук и эксперт Аллаберды Ильясов, по просьбе редакции представил очередной профильный аналитический обзор, в котором раскрыл актуальность разработки водородной энергетики как одного из перспективных направлений энергетической промышленности будущего, с функциями сохранения экологического равновесия.
Альтернатива и перспективы
Во многих развитых странах работы к водородной энергетике относятся как к приоритетным векторам развития науки и техники, в неё адресуют всё большую финансовую поддержку со стороны как государственных структур, так и частного капитала. Потому что такие проблемы как ограниченность ресурсов, увеличение стоимости природного газа и загрязнение атмосферы ставят перед миром задачу получения относительно дешёвого и экологически чистого водорода.
Однако учёными всего мира ведутся исследования для разработки комплексной программы развития водородной энергетики, способствующей декарбонизации мировой экономики, перестройке энергетических систем с целью резкого уменьшения выбросов СО2. Актуальность декарбонизации энергетических систем возросла после вступления в силу Парижского соглашения по климату в 2016 году.
Впереди планеты всей
В последнее время водородная энергетика рассматривается как одно из ключевых направлений при реализации национальных стратегий по низкоуглеродному развитию. Вопрос перехода к «зелёной энергетике» на основе водорода занимает одно из центральных мест в сфере реформирования энергетического сектора ФРГ.
Серьёзность намерений федерального правительства по развитию национальной водородной энергетики подкреплена принятием соответствующей стратегии — «Национальная стратегия развития водородной энергетики ФРГ» — в июне 2020 года. В июле того же года, уже на уровне ЕС были приняты «Водородная стратегия для климатически нейтральной Европы» и программный документ «Обеспечение климатически нейтральной экономики: стратегия ЕС по интеграции энергетических систем».
Таким образом, Германия одобрила национальный документ по развитию водородной энергетики практически за месяц до соответствующего решения ЕС, демонстрируя готовность властей ФРГ вкладывать обширные средства в формирование новой энергетической инфраструктуры.
Долгосрочная цель страны — создать нейтральную для климата экономику с сокращением выбросов СО2 на 95 процентов от уровня 1990 года. И водороду, на который будет переведён не только транспорт, но и металлургия с нефтехимической промышленностью, в этом процессе отводится центральная роль. Потенциал этого рынка огромен. Перевод европейской промышленности и транспорта на водородное топливо сократит вредные выбросы, создаст новые рынки и сделает водородные технологии экспортным продуктом.
Сырьё для водорода
Сейчас в мире производят порядка 75 миллионов тонн водорода. С помощью электрических установок добывается лишь 100 тысяч тонн, около 0,1процента. Основной объём — 95% всего водорода производится по технологии паровой конверсии (риформинга) метана и угля. При этом основным побочным продуктом является углекислый газ, и в таком процессе сокращение углеродного следа недостижимо.
Декарбонизации способствует водород, произведенный за счёт электролиза воды с использованием генерации возобновляемых источников (ВИЭ). Перспективным методом является получение водорода из биогазов, образующихся при разложении органических отходов. Основную долю в биогазе составляет метан, содержание которого составляет до 60 процентов. Биогаз получить можно практически везде, так как органосодержащие отходы в большом количестве постоянно образуются в процессе хозяйственной деятельности человека в местах потребления энергии.
Если обратить внимание на энергообеспечение более крупных стационарных объектов, например, жилых или промышленных комплексов, то вся идеология водородной энергетики строится на её связке с другими — гидро-, ветряными возобновляемыми источниками энергии.
Производство такой энергии идёт в одном режиме, а тратится потребителями она в другом, поэтому, когда есть излишки энергии, её можно тратить на получение водорода даже из обычной воды методом электролиза. Однако электролиз — это способ получения водорода из воды, который, к сожалению, требует больших энергозатрат, поэтому он оправдан только в тех случаях, когда вырабатываемую энергию необходимо запасти, пусть даже и с невысоким коэффициентом полезного действия.
Чего ждать от энергоносителя?
Водородная энергетика является одним из альтернативных способов получения энергоносителя. Топливные элементы могут работать в домах и в машинах. Таким образом, вместо гигантских электростанций с длинными электрическими сетями появятся автономные, а на смену бензину придёт экологически чистое топливо.
Сегодня учёными ведётся активный поиск вариантов добычи водородного топлива, так как этот энергоноситель имеет ряд преимуществ. Особый интерес водород вызывает как многообещающее топливо будущего, так как является самым лёгким топливом с наибольшей энергией на единицу массы, которое легко может быть превращено в химическую, механическую или электрическую энергию.
Благодаря неограниченным ресурсам, высокой энергонасыщенности, технологической гибкости и экологической чистоте процессов преобразования энергии с участием водорода, его следует рассматривать как наиболее перспективный энергоноситель, а также он может стать средой для хранения энергии, в частности, электроэнергии. Одно из его преимуществ основано на том, что почти любой источник энергии может быть конвертирован в водород, давая возможность для его производства и для локального использования в различных регионах Земли.
Только 62% водорода производится как целевой продукт, остальные 38 процентов являются побочным продуктом других производств — нефтепереработка, коксохимия и другие. К последним относится почти весь электролитический водород, получаемый в настоящее время при производстве хлора и каустической соды.
Главные направления использования водорода сегодня — в нефтепереработке и в химической промышленности является производство различных товаров, в первую очередь — аммиака и метанола. Использование водорода открывает уникальный путь к интегрированным «открытым энергосистемам», которые отвечают всем основным требованиям энергетики и охраны окружающей среды.
Экономика XXI века
Водородная экономика — это образ будущего для глобальной экономики, в которой водород становится новым повсеместным энергоносителем и сопоставим с потенциалом угля, нефти или газа. Он важнее нынешней роли гидроэнергетики, АЭС и биоэнергетики вместе взятых.
По различным прогнозам, это может случиться в целом в мире после 2040 года, но в отдельных регионах водородная экономика начинает формироваться уже в наши дни. И если в XX веке основным драйвером развития водородных технологий была их экономическая конкурентоспособность по сравнению с дорожающими углеводородами, то в наши дни на первый план выходят обязательства государств, отдельных регионов, компаний и их объединений по борьбе с глобальным изменением климата.
Так вот водород является необходимым элементом для реализации этих обязательств. Возобновляемые источники энергии могут декарбонизировать в основном электроэнергетику, в то время, как энергообеспечение зданий, транспортный сектор, промышленность во многом остаются «за бортом» декарбонизации, если не удастся найти новый энергоноситель.
Водород претендует на решение этой проблемы. Стратегическое значение развитию водородных технологий придают в правительствах целого ряда стран, а также в корпоративном секторе. Речь идет о нескольких сотнях крупных и небольших компаний по всему миру, участвующих в тысячах проектных инициатив.
В Европейском Союзе наибольшей активностью отличаются Германия и Великобритания. Японская программа была запущена летом 2014 года. Цель программы звучит даже шире технологической или климатической повестки — разворачивание строительства «общества, основанного на водороде». Дорожная карта содержит конкретные ключевые показатели по сразу нескольким технологиям технологической цепочки — в производстве, хранении, транспорте и использовании водорода — с периодами в 2020, 2025, 2030 и 2050 гг. Водородная программа США под разными названиями функционирует с 1970-х годов. В течение 2018 — начала 2019 годов о своих водородных стратегиях заявили Австралия и Республика Корея.
Туркменистан — активный участник данных процессов
Туркменистан, полностью разделяя озабоченность в связи с негативным воздействием промышленных выбросов в окружающую среду, последовательно выступает за тесную координацию международных усилий, направленных на минимизацию существующих рисков и вызовов.
Международные инициативы туркменского государства направлены на формирование новой архитектуры глобальной энергетической безопасности, обеспечение широкого доступа для всех к недорогим, надёжным, современным источникам энергии. Туркменистан прилагает усилия по сохранению баланса между производственными целями и задачами по охране окружающей среды.
В этой связи целесообразно разработать Стратегию ООН, нацеленную на осуществление мер по развитию низкоуглеродной энергетики, и создать под эгидой ООН международную Дорожную карту по развитию водорода в качестве одного из приоритетных направлений в энергетике.
Поэтому неслучайно уже в январе текущего года в Туркменистане была утверждена Дорожная карта по развитию международного сотрудничества Туркменистана в области водородной энергии на 2022–2023 годы. И в этой связи необходимо активно продвигать энергетическую дипломатию как неотъемлемый фактор укрепления взаимовыгодного партнёрства в обеспечении глобальной энергобезопасности.
Со своей стороны, Туркменское государство будет и впредь предпринимать последовательные шаги по стимулированию и наращиванию плодотворного международного сотрудничества в данной области.
