«Северный поток» под водород: Россия снова в тренде
Источник: gazprom.com
Меньше углекислого газа
Пандемические страхи отодвинули на второй план мировые вопросы экологии. Тем временем, в этом секторе кипят не шуточные страсти, переходящие порой в настоящую конфронтацию. По мнению европейских политиков, особенно озабоченных глобальным потеплением, российское руководство делает недостаточно для снижения выбросов парниковых газов.
Источник: bashiso.ru
И действительно, если верить международному Индексу эффективности борьбы с изменениями климата (CCPI), Россия располагается на 52-м месте из 61 страны. Можно ли Россию в данном случае обвинять в невнимании к экологическим проблемам?
Немного углубимся в проблему.
В настоящее время экологический «алармизм» становится настоящим оружием в нечестной борьбе с экономическим влиянием Москвы. Европейские лидеры, как могут, продвигают идеи обнуления карбонового следа собственной промышленности и транспорта. Во многом это должно снизить зависимость от импортных углеводородов и, в первую очередь, от российских поставок. А любое снижение зависимости позволяет диктовать свои условия продавцу. Логически очень тяжело поверить в то, что европейцы всерьез воспринимают возможность изменения баланса парниковых газов за счет снижения выбросов в ЕС.
В связи с этим интересна позиция министра экономического развития Максима Решетникова, которую он высказал летом прошлого года:
«Россия крайне обеспокоена попытками использовать климатическую повестку для создания новых барьеров… Механизм корректировки выбросов углекислого газа может, по сути, превратиться в новые пошлины. Такие механизмы противоречат правилам Всемирной торговой организации».
Вся история с пресловутой декарбонизацией несет угрозы для России. Причин для этого немало.
Во-первых, всемирное потепление, факт которого никто не отрицает, не так страшно для нашей страны. С одной стороны, повышается вероятность природных аномалий (штормы и засухи), а с другой – зарождается ряд бонусов. Северный морской путь быстрее освободится ото льдов и станет, наконец, доступен для прохода всех типов судов без сопровождения ледоколов. Повышение средней температуры на территории страны позволит расширить площадь сельскохозяйственных земель на восток и на север. Там, где раньше была вечная мерзлота, вполне могут заколоситься хлеба. Этот же фактор обеспечит разработку ранее недоступных природных ресурсов.
Во-вторых, принципы декарбонизации требуют больших капиталовложений, которые в дальнейшем могут не окупиться.
Простой пример. Адепты Киотского протокола требуют от России снижать выбросы углекислого газа относительно данных середины 90-х годов прошлого столетия. Но тогда страна была в перманентном экономическом кризисе, и выбросы были на низком уровне. Сколько сотен миллиардов тонн углекислого газа не попали в мировую атмосферу за десятилетие упадка, до сих пор точно не подсчитано. Именно поэтому Кремль предлагает брать точкой отсчета 1990 год, когда промышленная мощь Советского Союза все еще была на высоте. И тогда все становится на свои места.
В 2017 году Россия выбрасывала в атмосферу на 32 % меньше парниковых газов, чем в 1990 году. Этим мы с лихвой перекрываем требования Киотского протокола о снижении выбросов на 25–30 % к 2030 году. Не стоит забывать и о гигантских территориях, покрытых лесом. Россия в данном случае выступает глобальным генератором кислорода и потребителем углекислого газа.
Обо всем этом сознательно умалчивают иностранные экологические активисты, когда обвиняют Кремль в саботаже программы декарбонизации. Успевают подсчитывать даже выбросы парниковых газов от лесных пожаров. Так, газета The Guardian осенью прошлого года указала 245 мегатонн углекислого газа, которые попали в атмосферу от лесных пожаров на территории России в 2020 году. В 2019 году пожары вынесли в воздух 185 мегатонн газов.
Абсурдным выглядят, учитывая географическое расположение страны, обвинения в низкой доле возобновляемых источников энергии в общем балансе страны. В 2019 году на солнечные батареи, ветряки и другие «зеленые» способы генерации электричества приходилось не более 0,16 %. У европейцев, к слову, около 20 % энергии из возобновляемых источников.
В России работы по водородному транспорту ведутся очень не быстро. На фото «водородная» Нива начала XX века и электрохимический генератор от челнока «Буран», который использовали в машине. Источник: autoreview.ru
Несмотря на все это, Москве нельзя пренебрегать процессами декарбонизации, охватившими мир вокруг.
С европейским выбором все понятно и, похоже, движение к «чистой» промышленность необратимо. К примеру, на технологическом уровне правительства стран вынуждают производителей отказываться от производства двигателей внутреннего сгорания. Вводятся такие драконовские нормы выбросов парниковых газов (например, Евро 7 с 2025 года), после которых творения Отто и Дизеля достойны только свалки. Компания Audi официально объявила, что через пять лет перестанет выпускать автомобили с бензиновыми и дизельными двигателями. Теперь только электромобили и водородомобили. От разработки новых ДВС немцы оказались еще в прошлом году. И подобные откровения мы услышим от европейских автомобильных компаний еще не раз в самом ближайшем будущем.
Китайцы также полны решимости освободиться от выбросов парниковых газов. По крайней мере, на словах. Товарищ Си Цзиньпинь в сентябре прошлого года на 75-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН оповестил мир о планах Китая к 2060 году сократить потребление нефти на 65 %, а газа – на 75 %. Пик потребления углеводородов Китаем назначен на 2030 год, после этого закупки нефти и газа должны только снижаться.
Российский водород
Вполне ожидаемым ответом России стали планы по развитию водородной энергетики. Именно водородной – руководство страны решило перепрыгнуть этап электротранспорта и сразу войти в новую эру экологически чистого топлива.
Машины на электротяге для личного пользования в России если и приживутся, то исключительно после пары сотен лет глобального потепления. У нас слишком холодно и зимой запас хода на одной зарядке можно смело делить на три от заводского. При этом условный килограмм H2 хранит в себе энергии в полтора раза больше, чем килограмм самой совершенной литийионной батареи. Конечно, водород – это далеко не бензин, его на зальешь просто так в канистру про запас на ближайшей станции.
До настоящего времени инженеры даже не договорились, как выгоднее хранить водород. Одним из наиболее перспективных способов является перевод горючего газа в состояние металлогидрида. К примеру, в Институте проблем химической физики в Черноголовке предлагают наполнять баллоны сплавом никеля и лантана, в котором водород фактические растворяется. Сплав словно губка впитывает газ, а возвращает либо при повышении температуры, либо при понижении давления. Ёмкость таких сосудов выше, чем аналогичных по объему и наполненных жидким водородом. Но закономерен вопрос – где взять столько никеля и лантана, чтобы обеспечить транспорт и промышленность подобными емкостями? Планируемый всемирный переход на экономику без углеводородов к 2050 году может повлечь за собой хищническое использование запасов полиметаллических руд.
Принципиальная схема использования водорода в качестве источника электроэнергии на примере отечественного водородомобиля. Источник: autoreview.ru
Немало вопросов и к способам производства водорода.
Этот простейший газ несложно получить в домашних условиях. Стоит обильно посолить воду, опустить угольные электроды и подать напряжение в 12V. В ходе такого электролиза вместе с газообразным хлором будет выделяться «экологически чистый газ». Понятно, что этот прием не подходит для промышленных масштабов – исходный реагент и побочные продукты сведут на нет все преимущества. Но это далеко не единственный способ.
Если проводить электролиз водного раствора гидроксидов щелочных металлов, то на выходе получаются газообразный кислород и водород. Вполне экологически чистое производство, если исключить агрессивную и дорогую щелочь. Сейчас в странах, озабоченных грядущей декарбонизацией, в том числе и в России, готовы установки, проводящие электролиз на чистой воде. Выделяющийся водород после отправляется в электрохимические генераторы, где снова реагирует с кислородом, производя электроэнергию и химически чистую воду. Фактически водород в этом цикле играет роль энергетического аккумулятора электроэнергии, перенося её из одного места в другое.
Вроде бы все очень экологично получается? Не все так просто.
Во-первых, на получение одного кубометра водорода требуются немалые от 2,5 до 8 кВт/ч. Как утверждает издание «Авторевю», самый экономичный на данный момент водородомобиль Toyota Mirai расходует на 100 км более 6 кубометров газа. Это, кстати, в пересчете на кВт/ч в два раза менее экономично, чем работа аналогичного электрокара.
Европе в ближайшее время потребуется очень много водорода для удовлетворения своих экологических фантазий. Во-вторых, электроэнергия для электролиза воды далеко не всегда производится «чистым» способом. К примеру, если для генерации водорода использовать электроток от ТЭЦ, будет ли этот фокус считаться «зеленым»? Конечно, нет, поэтому европейцы строят целые леса из ветрогенераторов, электроэнергия от которых поступает на водородные электролизеры. Стоимость, естественно, такого водорода превышает все разумное.
Финансовая сторона водородного вопроса вообще очень сложна.
Россия последние десятилетия практически не тратилась на разработку собственных решений в области генерации и использования водорода. Для сравнения: правительства стран Европы, Японии, США и Китая с начала века совокупно вкладывали в «зеленую» водородную тему до 600 млн долларов ежегодно. Это без учета финансирования направления частными компаниями.
Тем не менее в российской «дорожной карте» по водородной энергетике, утвержденной в октябре прошлого года, наша страна должна войти в число «мировых лидеров по производству и экспорту». При этом в более ранней версии энергетической стратегии Россия должна уже в 2024 году экспортировать не менее 0,2 млн тонн водорода, а к 2035 году увеличить этот показатель в 10 раз. Естественно, основным потребителем «зелёного» газа выступает Европа, где уже на тестовом уровне начали модернизировать существующую газотранспортную систему под перекачку водорода. Так что, вполне вероятно, «Северный поток – 2» скоро перепрофилируют под экологически чистое топливо.
Но получать водород в промышленных масштабах можно не только электролизами. Для генерации так называемого «серого» водорода достаточно провести пиролиз природного газа. Итоговые затраты впечатляют – от 0,7 до 3,3 кВт/ч энергии на кубометр газа. Но в этом производственном цикле приходится избавляться от продуктов реакции – углекислого и угарного газа. В самом экстремальном случае его просто выпускают в атмосферу где-нибудь над Сибирью. В случае утилизации побочных парниковых газов, к примеру, в пустые нефтяные скважины, водород неминуемо дорожает, но приобретает более экологичный статус «голубого».
О «зелёном», самом экологически чистом водороде, речь шла выше – его получают электролизом воды с использованием электроэнергии от солнечных батарей и ветрогенераторов. В российском случае «зелёный» водород можно получать с помощью АЭС – внутри страны до 20 % энергопотребления покрывается мирным атомом.
Самый современный отечественный прототип на водородном топливе – представительский «Аурус». Кажется, эта машина стала продуктом реализации положения российской водородной «дорожной карты» о «подготовке предложений по формированию в зарубежных странах репутации РФ как поставщика экологичного водорода, произведенного без выбросов диоксида углерода». Источник: autoreview.ru
В соответствии с вышеупомянутой «дорожной картой» российский энергетический сектор ждет настоящая революция.
Через три года в стране должны появиться несколько пилотных установок для производства водорода без выбросов углекислого газа. Кстати, первые прототипы таких электролизеров созданы в подмосковной Черноголовке. Мало того, в Центре компетенций национальной технологической инициативы «Новые и мобильные источники энергии» на базе Института проблем химической физики построен первый в России самолет, работающий на водороде.
Через три года в России появятся опытные полигоны по отработке способов получения водорода прямо на газовых месторождениях и газоперерабатывающих заводах. Это будут установки генерации «голубого» водорода с циклом утилизации парниковых газов. Также в планах постройка газовых турбин, работающих на метано-водородном топливе, а также водородных локомотивов. Если верить «дорожной карте», то водородные электролизеры появляется в ближайшие годы на атомных электростанциях. В документе так и прописано:
«Разработка концепции обеспечения безопасности при производстве, хранении и транспортировке водорода на АЭС».
Срок исполнения – 2023 год. Идея, конечно, неоднозначная – крайне взрывоопасный водород рядом с радиоактивным топливом. Потенциальные риски такого решения кажутся запредельными. Наше водородное будущее не выглядит совсем безоблачным.
Информация