В стратегии ЕС уже используются несколько иные термины, например, возобновляемый водород и низкоуглеродный водород. Это означает, что больше нет цветовой классификации водорода, которую многие люди не понимают, а есть термины и определения, основанные на научных принципах.
Пятый элемент энергетики будущего
Европейский Союз представит свою водородную стратегию 8 июля. Это часть плана ЕС по восстановлению экономики после пандемии коронавируса. В стратегии будут изложены основные возможности использования водорода в качестве топлива и оценена его роль в снижении выбросов парниковых газов, усугубляющих изменение климата. Проект документа уже размещен в Интернете. Он предполагает, что зеленый и голубой водород будут играть важную роль в экологической трансформации глобальной энергетической экономики. Plus-one.ru изучил цвета топлива, а также его экономические основы.
Большинство людей знают водород как химический элемент, из которого состоит вода. Фактически, он составляет 90% материи во Вселенной. И составляет три четверти его массы. Однако на Земле нет природных месторождений водорода; его приходится получать из других соединений с помощью химических процессов.
Водород, произведенный из угля и природного газа, называется «серым». Когда он производится, CO2— это «голубой». Экологически чистой альтернативой является «зеленый» водород, который производится из воды путем электролиза с использованием электроэнергии из возобновляемых источников. Под воздействием электричества вода распадается на водород и кислород.
Сегодня водород используется в качестве топлива лишь в ограниченной степени, в основном в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.
Зеленый водород, в частности, способен сыграть важную роль в снижении выбросов CO2до нуля в соответствии с Парижским соглашением. В отличие от энергии ветра и солнца, ее можно использовать независимо от погодных условий и времени суток. Клаус-Дитер Борхардт, заместитель генерального директора Генерального директората Европейской комиссии по энергетике, подчеркнул техническое преимущество:
«Лучшая бизнес-модель для зеленого водорода — производить его из излишков возобновляемой электроэнергии с помощью электролиза, когда цены очень низкие или даже отрицательные. Это поможет избежать затрат на отключение возобновляемых источников энергии.
В 2017 году это недопроизводство составило 5,6 ТВтч, что эквивалентно двухдневному потреблению электроэнергии во всей России.
Почему «зеленый» водород понадобился сейчас
Коронавирус оказался серьезной проблемой для всего мира. Но последствия изменения климата могут быть еще более серьезными. Они потенциально могут угрожать выживанию всего человечества. По этой причине E
Более того, зеленый водород является недостающим звеном в энергетических системах будущего, где до двух третей электроэнергии может поступать от солнечной и ветровой энергии. Она может сбалансировать энергосистему в те моменты, когда возобновляемые источники энергии производят больше электроэнергии, чем требуется. Водород, полученный из излишков, можно хранить в соляных кавернах или в существующих газовых хранилищах в течение длительных периодов времени. И служить пятым элементом устойчивого энергетического будущего, наряду с солнечными, ветряными, атомными и гидроэлектростанциями.
Основным препятствием на пути развития «зеленого» водорода является стоимость его производства. Зеленый водород в 2-5 раз дороже серого или синего водорода. Производственные затраты включают в себя стоимость возобновляемой электроэнергии, стоимость электролита и коэффициент нагрузки.
По оценкам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), стоимость производства зеленого водорода должна быть ниже 3 500,5 евро за килограмм, чтобы он мог конкурировать с голубым водородом. Проект стратегии ЕС направлен на снижение стоимости производства экологически чистого водорода до 2 евро за килограмм. Для достижения этой цели стоимость электроэнергии от ветра или солнца не должна превышать 1-2 цента за кВт/ч. В 2018 году значения в 2-3 цента были зафиксированы в Египте, Индии, США (Техас) и Саудовской Аравии. Ожидается, что стоимость электролиза также снизится до $200 с сегодняшних $840 за кВт/ч. Но даже при цене 400,5 за кВт/ч водород будет дороже природного газа. Чтобы сделать его более конкурентоспособным, потребуется повысить налог на СО.
«Мы, вероятно, находимся в той же ситуации, что и десять или два года назад с возобновляемыми источниками энергии, когда «зеленый» водород был дороже альтернатив. Но даже сегодня она лишь в два-три раза дороже, чем 100. При дальнейшем развитии и прорыве на уровне политики технология скоро станет конкурентоспособной», — говорит Кристиан Карраретто, заместитель директора по инвестициям в устойчивые ресурсы Европейского банка реконструкции и развития, оценивая перспективы зеленого водорода.
Сколько стоит водородное топливо
Для бесцветного газа водород обозначается очень красочными терминами.
Согласно номенклатуре исследовательской компании Wood Mackenzie, большинство газа, уже широко используемого в качестве промышленного химического вещества, является либо бурым, когда он производится путем газификации угля или бурого угля, либо серым, когда он производится путем паровой конверсии метана, где в качестве сырья обычно используется природный газ. Ни один из этих процессов не является полностью безопасным с точки зрения выбросов углекислого газа.2.
Потенциально более чистым вариантом является так называемый голубой водород, когда газ производится путем паровой конверсии метана, а выбросы сокращаются за счет улавливания и хранения углерода. D
Что такое зеленый водород? Введение в цветовую палитру водорода
Более новым оттенком в палитре производства водорода является бирюзовый. Он производится путем расщепления метана на водород и твердый углерод в процессе, называемом пиролизом. Водород может иметь относительно небольшой углеродный след с точки зрения выбросов, поскольку углерод может быть захоронен или использован для промышленных процессов, таких как производство стали или батарей, поэтому он не попадает в атмосферу.
Однако последние исследования показывают, что бирюзовый водород не более экологичен, чем голубой вариант — из-за выбросов углерода при подаче газа и необходимого отопления.
При электролизе для получения большого количества водорода требуется только вода, большой объем электролита и большое количество электроэнергии.
Если электроэнергия поступает из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце или гидроэнергия, то водород, по сути, является экологически чистым; единственные выбросы углерода связаны с производственной инфраструктурой.
В настоящее время проблема заключается в том, что крупномасштабных электролитов не хватает, а большие объемы возобновляемой электроэнергии по-прежнему доступны по значительной цене.
По сравнению с существующими процессами генерации, электролиз очень дорог, поэтому рынок электролитов невелик.
Как получают зеленый водород?
И хотя производство возобновляемой энергии сейчас достаточно велико, чтобы вызвать проблемы в энергетических системах Калифорнии и Германии, перепроизводство — относительно новое явление. Большинство энергетических рынков по-прежнему нуждаются в большом количестве возобновляемой энергии для обеспечения энергосистемы.
Теоретически, существует множество полезных вещей, которые можно сделать с помощью зеленого водорода. Его можно смешивать с природным газом и сжигать на теплоэлектростанциях или централизованных тепловых станциях. Его можно использовать в качестве сырья для производства других энергоносителей — от аммиака до синтетических углеводородов — или непосредственно для питания топливных элементов в автомобилях и судах.
Первоначально он может просто использоваться в качестве заменителя промышленного водорода, который ежегодно производится из природного газа и составляет около 10 миллионов тонн только в США.
Главная проблема в удовлетворении всех этих потенциальных рынков — доставка зеленого водорода туда, где он необходим. Хранение и транспортировка горючих газов — непростая задача; они требуют большого объема и склонны повреждать стальные трубы и сварные швы, делая их хрупкими и непригодными для использования.
По этой причине для транспортировки больших количеств водорода потребуются специальные дорогостоящие трубопроводы для сжатия газа или его сжижения. Последние два процесса являются энергоемкими и могут привести к еще большей неэффективности использования зеленого водорода (см. ниже).
