Варианты производства водорода из различного вида углеводородного сырья и в сравнении с электролизом. Источник: Международная энергетическая ассоциация
？Газпром？ планирует расширить объемы своего экспорта за счет поставок водорода на рынок Европы, а впоследствии и на азиатские рынки. Желание газового гиганта совпадает с планами развитых стран использовать водород для производства электроэнергии, тепла и в промышленности в качестве замены угля и природного газа – источников парникового СО2. Однако перед реализацией этих планов стоит множество барьеров, вероятность преодоления которых пока неочевидна.
Прежде всего следует отметить, что в основе ？водородизации？ экономики развитых стран лежит предположение о катастрофическом потеплении климата планеты из-за парниковых газов, в основном углекислого газа, выделяемого при сжигании ископаемого топлива. Это предположение опирается исключительно на политические решения правительств развитых стран и межправительственных организаций. Убедительного доказательства потепления климата вследствие использования ископаемого топлива нет, а веских опровержений данного тезиса более чем достаточно. Поэтому в тот момент, когда власти развитых стран под давлением экономических проблем и научных фактов будут вынуждены отказаться от борьбы за безуглеродную экономику, водородные проекты окажутся ненужными, а инвестиции в них – потраченными зря.
Еще одно большое препятствие заключается в том, что идеология глобального потепления за счет выбросов парниковых газов предписывает использовать только ？зеленый？ водород, при производстве которого в атмосферу не выделяется двуокись углерода.
？Разделение водорода по ？цветам？ используется в основном в контексте реализации Евросоюзом программы декарбонизации. По сути, нормативных актов по ？цветовому？ разделению водорода не существует, как и методологической базы для оценки суммарного влияния на экологию по всей технологической цепочке – от производства каждого участвующего компонента до получения конечного продукта – водорода. Введенная Евросоюзом ？цветовая？ терминология необходима для того, чтобы подчеркнуть, что ？зеленый？ водород для зеленой энергетики может быть произведен только без первичного участия углеводородов？, – поясняет исполнительный директор Независимого аналитического агентства нефтегазового сектора (НААНС-МЕДИА) Тамара Сафонова.
В терминологии ЕС возобновляемый, или ？зеленый？, водород производится на основе возобновляемых источников энергии. При этом процесс производства оборудования для ВИЭ (например, в Китае) также оказывает влияние на мировую экосистему и должен учитываться в совокупной оценке влияния на окружающую среду, отмечает эксперт.
？Серый？ водород производится в основном из ископаемых источников энергии, в частности, из природного газа путем его риформинга, при этом дополнительным продуктом является СО2.
Термин ？голубой？ водород используется, если при ？сером？ производстве улавливаются парниковые газы с использованием carbon capture systems. По мнению Сафоновой, смысл этой градации заключается в том, чтобы в будущем закрыть вход в страны Евросоюза для ？неэкологичных？ молекул СО2, создать множество собственных производств ？чистого？ топлива, обеспечивая энергетическую независимость, инновационное развитие и прирост экономических показателей.
В свою очередь, главный редактор BiznesAlert, эксперт по европейской энергетике Войцех Якобик полагает, что экологически чистый водород сам по себе является целевой технологией, ？потому что способствуют снижению выбросов СО2, в то время как другие технологии являются промежуточными？.
Однако в обозримом будущем производство ？зеленого？ водорода не сможет подойти близко к масштабам, способным удовлетворить потребности ЕС. Поэтому европейские страны рассматривают и варианты с ？голубым？ водородом. Но для получения такого водорода в промышленных объемах потребуется бороться с отходами его производства, то есть с СО2. Сейчас в качестве основного метода захоронения СО2 рассматривается его закачка в землю, например, в выработанные нефтяные и газовые месторождения. Согласно отчету МЭА, выпущенному в июне прошлого года, по всему миру работают 15 заводов, улавливающих около 9000 тонн СО2 в год. Для сравнения: вес СО2, выделяющегося при сжигании газа, поставленного ？Газпромом？ в Европу в прошлом году (177,315 млрд куб. м), больше этой цифры в 36 тыс. раз. То есть индустрия масштабного захоронения углерода не создана, ее надо строить с нуля.
К обсуждению технических вопросов пока подошли только проекты ？Газпрома？ по продаже водорода в Германию. Один из рассматриваемых вариантов – производство водорода на территории России и подмешивание его в поток газа, идущего в Европу. В этом случае речь идет только о снижении углеродоемкости российского экспорта и, возможно, уменьшении грядущего углеродного налога на экспорт ископаемого топлива. Вариант также возможен, если европейские страны будут больше платить за газ с водородом, чем за газ без водорода. О таких платежах пока ничего не известно.
Экспорт из России на территорию Германии чистого водорода проблематичен вследствие особых свойств этого газа, улетучивающегося не только через фланцевые соединения, но и просачивающегося через сталь.
Производство водорода непосредственно на территории Германии из российского газа считается наиболее реальным вариантом. С германскими экспертами обсуждается строительство завода по производству водорода у окончания газопровода ？Северный поток – 2？. Получаемый при этом ？серый？ водород для соответствия требованиям ЕС требуется превратить в ？голубой？ путем захоронения углерода.
При производстве водорода углерод может выделяться в двух видах: в виде углекислого газа или в виде чистого углерода – сажи. В виде газа углерод выделяется в самых массовых на сегодня технологиях (85%) получения водорода – парового риформинга или автотермического риформинга, в которых метан реагирует с водой при высоком давлении и температуре (700–1000 градусов Цельсия).
Захоронение СО2 возможно либо на территории Европы, что добавляет к цене водорода 20–40% стоимости, либо углекислый газ будет по специальному трубопроводу перекачиваться на территорию России и захораниваться уже здесь. Экономика такой трубы крайне сомнительна.
Как отмечает генеральный директор ООО ？ИнфоТЭК-Консалт？ Тамара Канделаки, любое зеленое производство имеет свои проблемы. ？В том числе – вопрос утилизации отходов, в связи с чем ряд уже построенных предприятий был остановлен？, – напоминает она.
Существует мнение, что на сегодняшний день оптимально получать водород из метана через пиролиз, в ходе которого метан под действием высокой температуры (свыше 1000 градусов Цельсия) разлагается непосредственно на водород и сажу. Сажу легко хранить или использовать в производстве (например, черный цвет шин – как раз из-за добавления в них больших количеств сажи). Как заявила зампред ？Газпрома？ Елена Бурмистрова, ？востребованность этой (пиролиза) технологии не вызывает ни малейшего сомнения？.
Самый дорогой способ получения водорода – электролиз, разложение воды электрическим током. На графике на стр. 9 представлены примерные цены водорода в разных технологиях, по данным Международной энергетической ассоциации.
Тамара Сафонова согласна с тем, что себестоимость водорода, получаемого пиролизом метана, значительно ниже себестоимости водорода, получаемого электролизом воды и пароводяной конверсией природного газа. Как подчеркивает эксперт, при пиролизе метана также отсутствует вредное воздействие на окружающую среду.
У электролиза же, на который в качестве источника ？зеленого？ водорода нацелен Евросоюз, есть две проблемы: огромный расход электроэнергии на разрыв связей между атомами кислорода и водорода в воде и качество воды. В традиционных технологиях для электролиза можно использовать только дистиллированную или обессоленную пресную воду, в которую к тому же добавляются химические ингредиенты. Поэтому крупные заводы для производства водорода методом электролиза воды работают только там, где много дешевой электроэнергии ГЭС, например в Канаде и Норвегии. Электроэнергию с ветровых и солнечных электростанций предлагают использовать для получения водорода как способ запасать ？бесплатную？ энергию, но пока дешевизна этой энергии больше фигурирует в отчетах производителей, чем в счетах потребителей.
Войцех Якобик предлагает более оптимистично смотреть на вопрос. По его мнению, ？зеленый？ водород в настоящее время – самый дорогой, но он может пройти через тот же процесс снижения цен на технологии, через который уже когда-то прошли возобновляемые источники энергии (ВИЭ). ？Разумная поддержка ВИЭ сделала эту технологию рентабельной за несколько десятилетий. Вот почему ？зеленый？ водород планируется сделать целевой технологией в Европе к 2030-м годам？, – подчеркивает эксперт.
Тамара Сафонова тоже не исключает изменения ценообразования на водород на фоне развития технологий и роста спроса. ？На текущий момент стоимость водорода для заправки авто ниже стоимости топлива углеводородного происхождения. В России в 2020 году владельцу автомобиля Toyota Mirai заправка водородом пробега в 100 км обошлась в сумму около 250 руб. Для сравнения: затраты на бензин на 60–80% выше？, – напоминает она.
Что касается качества воды, то ученые сейчас работают над технологиями получения водорода электролизом непосредственно морской воды. Предприятия корпорации Siemens обещают к середине 2020-х представить офшорный ветрогенератор для производства водорода мощностью 14 МВт, а альянс NortH2, в который входят крупные европейские компании, планирует сделать такой генератор водорода к 2027 году.
Но сначала ？Газпрому？ предстоит решить принципиальные вопросы: кто, сколько и с какой прибылью будет платить за водородизацию Европы? ？Меня больше интересуют вопросы: куда ？Газпром？ собрался девать этот водород? Где, собственно говоря, потребляющая отрасль? Ну и если ее нет, то кто и где собирается строить производственные установки? Что и почем они будут продавать и кому?？ – задается вопросами Тамара Канделаки.
？Газпром？, несомненно, может построить в Германии завод по производству ？зеленого？ водорода из своего газа, но гарантий его окупаемости никто не даст. Все проекты с ？зеленым？ водородом в Европе реализуются только на субсидии властей. Если ？Газпрому？ таких субсидий не предложат, то надежнее продавать Европе обычный метан, а там пусть с ним делают что хотят за свои деньги и под свою ответственность.