Панацея или «низко висящий фрукт»?

Проведение COP29 в Азербайджане даст толчок дальнейшему развитию водородных технологий

Азербайджан имеет многолетнюю историю проведения научно-исследовательских разработок по использованию солнечной, ветровой и геотермальной энергии, а также безуглеродного энергоносителя – водорода, которые являются благоприятными (или климат-нейтральными) с точки зрения сохранения окружающей среды и климата.

Для Азербайджана дорога к СОР29 началась в конце 70-х годов прошлого столетия, когда руководство Академии наук Азербайджанской ССР приняло дальновидное решение начать программу научно-исследовательских работ по развитию водородной энергетики в республике. О том, какое развитие получило это направление, и многом другом в интервью корреспонденту нашей газеты рассказывает профессор Университета Центральной Флориды, член Совета директоров Международной ассоциации по водородной энергетике доктор химических наук Назим Мурадов.

– В свете СОР29 каковы, на ваш взгляд, перспективы развития водородной энергетики в Азербайджане?

– Азербайджан – одна из немногих стран, идеально подходящих для внедрения систем водородной энергетики в ее энергоструктуру, поскольку здесь присутствуют все природные и технологические предпосылки как для получения, так и для использования водорода в промышленных масштабах. Как известно, страна обладает огромными ресурсами солнечной, ветровой, геотермальной и другими видами возобновляемых источников энергии (ВИЭ), которые доступны практически круглый год.

Для превращения ВИЭ в водород (который общепринято называть зеленым) сегодня существуют хорошо освоенные технологии, наиболее распространенным среди которых является солнечный электролиз воды (комбинация фотоэлектрических преобразователей с электролизером). Следует отметить, однако, что стоимость зеленого водорода пока еще в среднем в 3-4 раза превышает стоимость коммерческого водорода (полученного из природного газа), а общая энергоэффективность промышленных систем не превышает 15%. Поэтому эту технологию пока можно рассматривать в качестве «низко висящего фрукта» (т.е., не совсем дозревшего фрукта, который, тем не менее, легко достать).

Достоинства и недостатки

– Существуют ли другие методы получения солнечного водорода?

– Конечно, существуют более эффективные методы – например, с использованием комбинации высокотемпературных солнечных концентраторов и термохимических циклов с общей энергоэффективностью, достигающей 40%. Но они все еще на ранней стадии технологической разработки.

Несмотря на это, широкомасштабное коммерческое производство зеленого водорода с использованием существующих солнечных и ветровых энергоустановок, комбинированных с электролизерами, можно считать оправданным, т.к. это позволяет развивать необходимую инфраструктуру, промышленные стандарты, системы хранения и транспортировки водорода и таким образом подготовить почву для более широкого внедрения водородной энергетики в энергоструктуру страны. Этому будет способствовать и тот факт, что стоимость зеленого водорода прогнозируется снизить в течение декады до уровня одного доллара США за один килограмм.

– Получается, водород – это идеальное топливо, своего рода панацея и универсальный ключ к решению всех энергетических и экологических проблем?

– Отнюдь. Наряду с его несомненными достоинствами водород как топливо имеет ряд существенных недостатков, которые при неправильном его использовании могут свести на нет все преимущества. Например, он обладает довольно низкой энергоплотностью (т.е. теплотворной способностью в объемном выражении) – в три раза меньше, чем у природного газа.

Водородная хрупкость

Кроме того, он вступает в реакцию со сталью и другими металлами (вызывая т.н. водородную хрупкость) и легко проникает через многие материалы. Далее – он чрезвычайно взрывоопасен, и при его неправильном использовании (например, при сжигании в промышленных печах и традиционных турбинах) образуются экологически вредные выбросы окислов азота. Поэтому очень важно использовать водород только в тех областях, где он действительно уникален и не может быть заменен другими энергоносителями и топливом, например, возобновляемым электричеством или биотопливом.

В Азербайджане уже сегодня есть потенциально крупные потребители зеленого водорода, например, на существующих заводах по производству аммиака и метанола, на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и металлургических предприятиях. На транспорте наряду c электромобилями возможно широкое использование автомобилей на водородно-топливных элементах.

Вместе с тем есть области, где использование водорода будет менее эффективным, например, при транспортировке смесей водорода с природным газом как методе переброса зеленой энергии на дальние расстояния по газотрубопроводам.

Альтернативное решение

Вследствие вышеназванных недостатков водорода, традиционные газотрубопроводы не позволяют транспортировать смеси с содержанием водорода больше 15-20 объемных процентов. Кроме того, до потребителя дойдет меньше половины (точнее, 35-45%) чистой возобновляемой электроэнергии, выработанной в Азербайджане (вследствие неизбежных термодинамических ограничений и потерь). Таким образом, как способ транспортировки зеленой энергии на дальние расстояния, этот метод будет уступать передаче энергии в виде электричества.

Альтернативным решением, на мой взгляд, было бы смешение природного газа с возобновляемым природным газом или биометаном, который также считается зеленым топливом и может производится в Азербайджане из отходов сельскохозяйственных и животноводческих производств (например, биогаза). Это позволило бы эффективно экспортировать из республики углеродно-нейтральный возобновляемый энергоресурс по существующим газотрубопроводам без тех ограничений и потерь, которые накладываются водородом.

Суммируя, можно ожидать, что проведение COP29 в Азербайджане безусловно даст толчок дальнейшему развитию водородных технологий, а также развитию новых перспективных направлений в экоэнергетике страны.