Санкт-ПетербургНебольшой дождь+4°C
$ЦБ:73,75ЦБ:89,67OPEC:64,00

Российские учёные оценили перспективы внедрения водородных технологий

водород
Фото © www.tart-aria.info

В середине прошлого года Еврокомиссия опубликовала «Водородную стратегию для климатически нейтральной Европы». По мнению Брюсселя, именно первый номер таблицы Менделеева вкупе с возобновляемыми источниками энергии должен позволить Старому свету свести к нулю углеродный след и, как следствие, минимизировать загрязнение окружающей среды. Уже к 2030 году генерирующая мощность электролизеров, построенных в границах ЕС, должна составить не менее 40 гигаватт (менее 4% от общей установленной мощности в 2018 году). Ровно столько же планируется импортировать, в том числе из нашей страны.

По мнению ряда аналитиков, Россия просто обязана вскочить на подножку уходящего поезда, и создать технологические линии для экспорта самого лёгкого в природе газа. Ведь, как считают сторонники зелёной энергетики, углеводороды вскоре станут никому не нужны. И если срочно не переориентироваться на Н2, то наша национальная экономика, во многом зависящая от нефтегазовых доходов, окажется в глубоком упадке.

Существует и другое мнение. Эксперты, не понаслышке знакомые с методиками производства водорода, напоминают, что любой из доступных способов (будь то получение из метана или путём электролиза) слишком дорог для того чтобы всерьёз делать на него ставку в качестве ресурса глобальной энергетики. Предприятия и население в таком случае попросту разорятся, оплачивая счета за электричество. Кроме того, не вполне понятно, каким образом хранить и, главное, транспортировать этот взрывоопасный газ. Существующая система трубопроводов, например, для этого не годится. В отличие от метана чрезвычайно активный Н2 попросту разрушит её, нанеся основные удары в местах сварных швов.

В мире сегодня потребляется примерно 85 млн тонн водорода. В то же время необходимо понимать, что спрос на него обеспечивают вовсе не энергетики и не транспорт, а нефтеперерабатывающая и химическая отрасли. Машины, автобусы и поезда, работающие на H2, конечно, существуют, но лишь в качестве экспериментальных образцов. О внедрении этих моделей в промышленных масштабах речи не идёт – это тоже очень дорогое удовольствие.

Впрочем, локальные проекты имеют право на жизнь. Например, в России сегодня разрабатывается программа по созданию поездов, работающих на топливных водородных элементах. Они могут оказаться востребованными вместо тепловозов с дизельными двигателями в тех местах, где отсутствует необходимая для передачи электричества инфраструктура.

Горный университет
Фото © Форпост Северо-Запад /

«По нашему мнению, водород не сможет получить статус глобального энергоресурса. Однако он вполне способен стать одним из инструментов, которые необходимы человечеству для решения экологических проблем. Перед цивилизацией сегодня стоит серьёзный вызов – значительно сократить антропогенное воздействие на природу. И в то же время сохранить устойчивое развитие. Наши научные исследования направлены на то, чтобы лучше понять, каким образом можно одновременно добиться и того, и другого. Одно из направлений – именно изыскания в области усовершенствования технологий производства, хранения и транспортировки водорода. Они ведутся на гранты Хазрета Меджидовича Совмена, мецената, который задолго до своей победы на выборах президента Республики Адыгея, без преувеличения совершил технологическую революцию в золотодобыче. Этот человек прекрасно понимает, что в основе поступательного социально-экономического развития России лежит наука, и для того чтобы двигать её вперёд необходимо привлекать к исследованиям молодое поколение учёных», - рассказывает руководитель проекта Центра компетенций «Арктика», созданного в Санкт-Петербургском горном университете, Георгий Буслаев.

Он уточняет, что в понимании ряда западных политиков снизить углеродный след можно лишь в случае полного отказа от потребления нефти и природного газа. Однако это нереально, ведь до того момента, когда зелёные технологии смогут полноценно заменить ископаемое топливо в качестве фундамента национальных экономик пройдут многие десятилетия. Вполне вероятно, что это случится лишь в конце ХХI века. Поэтому в задачу учёных должен входить не только поиск альтернатив углеводородам, но и изыскания в области снижения эмиссии вредных веществ в процессе их добычи, транспортировки и использования.

Одна из самых серьёзных экологических проблем, связанная с ТЭК, – сжигание попутного нефтяного газа (ПНГ). Он выделяется в процессе выкачивания чёрного золота из скважины и представляет собой побочный продукт. Раньше он попросту горел в факелах (причём это происходило по всему миру), что вело к выбросам в атмосферу СО2 и других вредных веществ. Сегодня ситуация немного изменилась в лучшую сторону, тем не менее, масштабы негативного воздействия на окружающую среду, по-прежнему, велики.

Каким бы странным на первый взгляд это ни казалось, но поменять конъюнктуру можно именно за счёт экспорта водорода, а точнее его производных. Учёные Горного университета сегодня работают над моделированием технологических цепочек, в основе которых лежит улавливание ПНГ на заполярных нефтяных месторождениях и его транспортировка на газохимические заводы, расположенные рядом с Северным морским путём. Там из него можно производить своеобразные «полуфабрикаты» для получения водорода.

Буслаев
Фото © Форпост Северо-Запад /

«Хранение и транспортировка H2 – это действительно серьёзная задача, требующая прорывных научных решений. Нельзя просто загрузить его в существующий трубопровод, поскольку молекула этого газа настолько мала, что способна проникать в кристаллическую решётку стали. Так что оценить ресурс трубопровода при его переводе на водород весьма затруднительно. Гораздо более привлекательными выглядят технологии транспорта водорода в связанном состоянии. Речь идёт о поставках природного (и попутного, что, собственно, одно и то же – ред.) газа на газохимическое предприятие и дальнейшем синтезе метанола, аммиака или циклогексана. Если затем привезти их на танкере в пункт отгрузки, то там из них уже можно получить водород и другие ценные компоненты. Внедрение такого проекта в жизнь позволит нам значительно сократить выбросы СО2 при добыче углеводородов, а также обеспечить европейских и азиатских потребителей востребованным в будущем ресурсом», - поясняет Георгий Буслаев.

В задачу коллектива учёных вуза входит адаптация арктических промыслов под требования низкоуглеродной энергетики и получение при этом высокомаржинальных товаров – «универсальных кирпичиков, из которых можно строить экономику нового типа». Это вовсе не значит, что нефть и газ, добываемые в Арктике, станут невостребованными. Однако доля первичного сырья в структуре отечественного экспорта, без сомнения, должна снижаться за счёт продукции с высокой добавленной стоимостью. И производные водорода вполне могут стать одним из способов достижения этой цели, что позволит не только существенно сократить антропогенное воздействие на природу, но и увеличить доходы российского бюджета.

«Конечно, нам не нужно отказываться от добычи нефти и газа, как призывают некоторые горячие головы на Западе. Понятно, что спрос на них продолжит расти, прежде всего, со стороны азиатских потребителей. Водород никогда не сможет полноценно заменить их, тем не менее, нам необходимо искать ответы на ужесточающиеся правила игры на зарубежных рынках. Одно из направлений - развитие возобновляемых источников энергии в тех регионах, где к этому располагает климат. Кстати, и здесь первый элемент таблицы Менделеева может оказаться весьма востребованным. Как известно, основной недостаток ветрогенераторов и солнечных панелей, который серьёзно ограничивает их потенциал, - это отсутствие доступных технологий для аккумуляции электроэнергии в промышленных масштабах. Кроме того, существующие системы хранения крайне чувствительны к понижению температур окружающей среды, что усложняет их использование. Но если производить из избыточной энергии потока водород, то отчасти это решит проблему её накопления», - продолжает Георгий Буслаев.

водород
Фото © ballard.com

В минувшем декабре Владимир Путин заявил о том, что будущее России напрямую связано с развитием Арктики, в том числе с точки зрения добычи там полезных ископаемых. Компания «Газпром нефть» планирует уже в обозримом будущем добывать около 30% всей своей продукции в Заполярье. «Роснефть» и «Новатэк» реализуют там проекты, требующие колоссальных инвестиций, в том числе в строительство новой инфраструктуры.

Нет сомнений в том, что Крайней Север в ближайшие 10-15 лет превратится в регион, приносящий в бюджет значительную часть доходов. Практическая задача, которая стоит сегодня в этой связи перед бизнесом и учёными – не только получить востребованную рынком продукцию, но и уменьшить углеродный след. Одним из инструментов достижения заявленной цели, без сомнения, являются водородные технологии. В то же время рассчитывать на то, что они займут сколь-нибудь значимую нишу в глобальной энергетике, вряд ли приходится. Для этого H2 слишком дорог в производстве, агрессивен по отношению к металлам, а, что самое главное, взрывоопасен. Вопрос о том сумеет ли наука нивелировать эти существенные недостатки и когда это может произойти, на данном этапе остаётся открытым.