Зеленый водород не такой уж зеленый?

Зеленый водородный экспресс набирает обороты, но у него могут возникнуть проблемы с утечками. Действительно ли он обеспечит климатическое преимущество? Тайны «зеленого» водорода раскрывает Reuters в своей статье, перевод на русский язык.

В то время как правительства и энергетические компании делают большую ставку на разрекламированное топливо будущего, некоторые ученые говорят, что отсутствие данных об утечках и потенциальном вреде, который они могут причинить, является слепым пятном для зарождающейся индустрии.

По крайней мере, в четырех исследованиях, опубликованных в этом году, говорится, что водород теряет свои экологические преимущества, когда просачивается в атмосферу.

Двое ученых заявили агентству Reuters, что если утечки составят 10% во время его производства, транспортировки, хранения или использования, то преимущества использования зеленого водорода по сравнению с ископаемым топливом будут полностью сведены на нет.

Однако правительства продолжают оказывать финансовую поддержку отрасли. Соединенные Штаты включили миллиарды долларов налоговых льгот на экологически чистый водород в свой Закон о снижении инфляции, а Европейский Союз в сентябре утвердил субсидии на 5,2 млрд евро для проектов по зеленому водороду.

Ученые говорят, что проблема с водородом заключается в том, что когда он попадает в атмосферу, он снижает концентрацию молекул, разрушающих уже находящиеся там парниковые газы, потенциально способствуя глобальному потеплению.

Они утверждают, что отсутствие технологий для мониторинга утечек водорода означает, что существует пробел в данных, и необходимы дополнительные исследования для расчета его чистого воздействия на глобальное потепление, прежде чем будут приняты окончательные инвестиционные решения.

Колумбийский университет, Фонд защиты окружающей среды, совместный проект университетов Кембриджа и Рединга, а также Frazer-Nash Consultancy опубликовали исследования о риске утечек, подрывающих климатические преимущества зеленого водорода.

«Нам нужны гораздо более качественные данные. Нам нужны гораздо более совершенные устройства для измерения утечек, и нам нужно регулирование, которое фактически обеспечивает измерение утечек», — сказала Энн-Софи Корбо, исследователь Центра глобальной энергетической политики Колумбийского университета.

По ее оценкам, уровень утечки может достичь 5,6% к 2050 году, когда водород будет использоваться более широко.

Норвежский институт климатических исследований CICERO также работает над трехлетним исследованием воздействия выбросов водорода, которое должно завершиться в июне 2024 года. Мария Санд, возглавляющая исследование, сказала, что в науке существует большой пробел.

«Нам нужно знать об утечках, нам нужны ответы, — сказала Санд. — Существует большой потенциал водорода, нам просто нужно знать больше до того, как мы осуществим большой переход».

Измеримый подход

Водород, используемый в настоящее время на нефтеперерабатывающих, химических заводах и в производстве удобрений, производится из природного газа в процессе, при котором выделяется двуокись углерода. Зеленый водород производится с использованием возобновляемых источников энергии для расщепления воды посредством электролиза без образования парниковых газов.

Главная привлекательность использования водорода в качестве топлива заключается в том, что основным побочным продуктом является водяной пар вместе с небольшим количеством оксидов азота, что делает его гораздо менее загрязняющим окружающую среду, чем ископаемое топливо, при условии, что он не просачивается наружу.

Утечки — одна из многих проблем, мешающих внедрению зеленого водорода, помимо высокой стоимости, проблем безопасности и необходимости инвестировать в достаточное количество возобновляемых источников энергии для его производства, а также в инфраструктуру для хранения и транспортировки этого газа.

На прошлой неделе Брюссель призвал подавать заявки на финансирование дополнительных исследований рисков, связанных с крупномасштабным внедрением водорода. Исследователей попросили показать, как водород может уменьшить глобальное потепление, заменив ископаемое топливо, а также как он может способствовать глобальному потеплению в случае утечек.

Тем временем исследование Фонда защиты окружающей среды призвало правительства и предприятия сначала собрать данные о скорости утечки водорода, а затем определить, где риски были самыми высокими, и как их снизить, прежде чем строить необходимую инфраструктуру.

В отчете Frazer-Nash также отмечается, что необходимо принимать во внимание меры по предотвращению утечек водорода, чтобы учесть более высокие первоначальные затраты и затраты на техническое обслуживание.

«Чем больше мы знаем о том, как производить его устойчивым образом, а также о необходимом регулировании и управлении, тем дороже он стоит и, следовательно, ограничивает его использование, если нет альтернативы», — сказал Ричард Лоус, старший сотрудник The Regulatory Assistance Project.

Зеленый потенциал

Ученые и аналитики говорят, что, поскольку молекулы водорода намного меньше и легче, чем молекулы метана, их труднее удержать. Хотя потенциальные утечки водорода, как ожидается, не будут происходить в масштабах, которые могли бы сорвать все планы по зеленому водороду, любая утечка сведет на нет его климатические преимущества, считают они.

По данным Международного энергетического агентства, во всем мире строятся или запущены почти 300 проектов зеленого водорода, но подавляющее большинство из них представляют собой крошечные демонстрационные установки.

Крупнейший из них находится в Китае, где Ningxia Baofeng Energy Group использует зеленый водород, полученный из солнечной энергии, для производства нефтехимических продуктов, таких как полиэтилен и полипропилен.

Консультационная компания DNV прогнозирует, что зеленый водород должен будет удовлетворять около 12% мирового спроса на энергию к 2050 году, чтобы достичь целей Парижского соглашения по климату. По словам DNV, исходя из текущих темпов развития и моделирования будущего потребления DNV, мир находится на пути к достижению цели примерно в 4%.

Дэвид Себон, профессор машиностроения Кембриджского университета, сказал, что 4% — это только то, что «управляемо», учитывая огромное количество возобновляемой энергии, необходимой для производства достаточного количества зеленого водорода.

«Чтобы заменить грязный водород, используемый в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах, предприятиях по производству удобрений и химических заводах, потребуется почти вдвое больше электроэнергии, производимой каждой ветряной турбиной и солнечной панелью во всем мире, и это до того, как зеленый водород будет использоваться для чего-либо еще, например, для производства стали, транспорта или отопления», — сказал Себон.

Тем не менее, ЕС рассматривает мандаты на использование зеленого водорода на транспорте, в то время как такие страны, как Южная Корея, Япония и Китай, имеют цели на водородные топливные элементы для автомобилей.

Протекающие трубы

Индустрия ископаемого топлива надеется, что водород в конечном итоге сможет перемещаться по существующей инфраструктуре, такой как газопроводы и терминалы импорта и экспорта сжиженного природного газа.

В прошлом водород не контролировался на предмет утечек, и большая часть газа без запаха, используемого сейчас, производится там, где он потребляется, но есть планы по транспортировке его по трубам и транспортировке на огромные расстояния.

По данным аналитиков и спутниковых снимков утечек, около 1% природного газа, который в основном представляет собой метан, проходит через европейскую инфраструктуру с утечками, но в некоторых странах, включая Россию, масштабы больше.

«Мы многого не знаем о водороде, — сказал Санд из норвежского CICERO. — Мы еще не знаем, можем ли мы предположить, что он будет вести себя так же, как метан».

Первоначальные результаты испытаний трубопроводов на исследовательском полигоне DNV Spadeadam в северной Англии показали, что водород протекает в тех же местах и с той же скоростью, что и природный газ.

Компании, работающие над проектами зеленого водорода, говорят, что потребуется тщательный мониторинг.

Когда водород попадает в трубопроводы, он может ослабить металлические трубы, что может привести к растрескиванию. Водород также гораздо более взрывоопасен, чем природный газ, что может создать проблемы с безопасностью.

Энергетический гигант BP, который планирует построить несколько проектов по зеленому водороду, в том числе объект в Великобритании, известный как HyGreen Teesside, который должен стартовать в 2025 году, заявил, что разрабатывает системы мониторинга утечек.

«Мы действительно хотим сейчас приступить к оценке того, насколько низким мы можем поддерживать уровень утечки в цепочке создания стоимости, и это будет иметь решающее значение», — сказал Фелипе Арбелаез, старший вице-президент по борьбе с утечками водорода и углерода в BP.

Источник: Reuters