Водородная энергетика, как “мыльный пузырь” антикарбонизации. Смесь Илона Маска и размышлений

На написание этого материала нас подтолкнуло очередное высказывание Илона Маска о его отношении к водородной энергетике. Отношение резко отрицательное. У нас у самих порядочно претензий к некоторым размышлениям Маска о сохранении природы, тем не менее, мы горячо поддерживаем позицию основателя Теслы к водороду, как новому “философскому камню” декарбонизации.

Этот материал будет состоять из нескольких блоков:

1. Перевод материала CNBC. Сразу подчеркнём, что как “настоящее серьёзное издание” CNBC приводит и альтернативную точку зрения.
2. Наш перечень претензий к водородной энергетике
3. Наш перечень перспективных технологий, могущих помочь в спасении биосферы

2 и 3 блоки  – авторства Сергея Задорожного

Осторожно, длинный текст!

1. “Самая глупая вещь”: Илон Маск отвергает водород как инструмент для хранения энергии

Маск

Генеральный директор Tesla Илон Маск подтвердил свой скептицизм по поводу роли водорода в запланированном переходе к более устойчивому будущему, назвав его «самой глупой вещью, которую я мог себе представить для хранения энергии».

Во время интервью на саммите Financial Times Future of the Car во вторник Маска спросили, считает ли он, что водород может сыграть роль в ускорении перехода от ископаемого топлива.

— Нет, — ответил он. «Я действительно не могу не подчеркнуть этого достаточного числа раз, когда меня спрашивали о водороде … в сотый раз, может быть, в двухсотый раз», — сказал он. «Важно понимать, что если вам нужно средство для хранения энергии, водород — плохой выбор».

Развивая свой аргумент, Маск заявил, что для хранения водорода в жидкой форме потребуются «гигантские резервуары». По его словам, если бы его нужно было хранить в газообразном виде, потребовались бы резервуары «еще большего размера».

Описанный Международным энергетическим агентством как «универсальный энергоноситель», водород имеет широкий спектр применений и может быть использован в таких секторах, как промышленность и транспорт.

В 2019 году МЭА заявило, что водород является «одним из ведущих вариантов хранения энергии из возобновляемых источников энергии и выглядит многообещающе в качестве самого дешёвого варианта хранения электроэнергии в течение нескольких дней, недель или даже месяцев».

Базирующаяся в Париже организация добавила, что как водород, так и топливо на основе водорода могут «переносить энергию из возобновляемых источников энергии на большие расстояния — из регионов с богатыми солнечными и ветровыми ресурсами, таких как Австралия или Латинская Америка, в энергоемкие города за тысячи километров.”

Маск всегда высказывал твердое мнение о водороде и водородных топливных элементах.

Несколько лет назад, когда эта тема поднялась во время обсуждения с журналистами на Всемирном конгрессе автомобильных новостей, магнат  производства электромобилей назвал водородные топливные элементы «чрезвычайно глупыми».

В июне 2020 года он написал в Твиттере: «fuel cells = fool sells», добавив в июле того же года: «Дурацкие продажи водорода не имеют смысла».

Судя по его комментариям на этой неделе, он по-прежнему не убежден в отношении водорода.

«Этот процесс не происходит в природе на Земле естественным образом, поэтому вам придется либо расщеплять воду с помощью электролиза, либо расщеплять углеводороды», — сказал он Financial Times. -(Здесь Илон не прав, потому что фотосинтез – то “замаскированный” гидролиз воды – прим. ред.)

«Когда вы расщепляете углеводороды, вы на самом деле не решаете проблему ископаемого топлива, а эффективность электролиза низкая».

Сегодня большая часть производства водорода основана на ископаемом топливе. Другой метод производства включает использование электролиза, при котором вода расщепляется электрическим током на кислород и водород.

Если электричество, используемое в этом процессе, поступает из возобновляемого источника, такого как ветер или солнечная энергия, то некоторые называют его “зеленым” или “возобновляемым” водородом.

Водородные проекты с использованием электролиза в последние годы привлекли внимание крупных компаний и бизнес-лидеров, но, похоже, Маск не является их поклонником.

«Эффективность электролиза… низкая», — сказал он Financial Times. «Значит, вы действительно тратите много энергии, чтобы… расщепить водород и кислород. Затем нужно разделить водород и кислород и создать давление (для реакции между ними – при. ред.) — это тоже требует много энергии».

«А если вам нужно сжижать… водород, о Боже мой», — продолжил он. «Количество энергии, необходимое для… производства водорода и превращения его в жидкую форму, ошеломляет. Это самая глупая вещь, которую я мог бы представить для хранения энергии».

 

Другая точка зрения

Маск может пренебрежительно относиться к роли водорода в энергетическом переходе, но другие влиятельные голоса настроены немного более оптимистично. Среди них Анна Шпицберг, заместитель помощника госсекретаря США по преобразованию энергетики.

Во время недавней панельной дискуссии, которую модерировал Хэдли Гэмбл из CNBC, Шпицберг назвал водород «технологией, меняющей правила игры, которая говорит о множестве других источников … потому что она может поддерживать ядерную энергетику, она может поддерживать газовую энергетику, она может поддерживать возобновляемые источники энергии, она может очищать, а также  [решать проблему] CCUS [утилизация и хранение углерода]».

В феврале Мишель ДеллаВинья, руководитель бизнес-подразделения Goldman Sachs по фондовому рынку сырьевых товаров в регионе EMEA, подчеркнул важную роль, которую, по его мнению, оно будет играть в будущем.

«Если мы хотим достичь нуля (“нулевой эмиссии углерода”), мы не можем сделать это только за счет возобновляемых источников энергии», — сказал он.

«Нам нужно что-то, что берет на себя сегодняшнюю роль природного газа, особенно для управления сезонностью и прерывистостью [возобновляемой энергетики], и это водород», — заявил ДеллаВинья, продолжая описывать водород как «очень мощную молекулу».

Ключевым моментом, по его словам, было «производство без выбросов CO2. Вот почему мы говорим о “зеленом”, мы говорим о “голубом” водороде».

“Голубой” водород относится к водороду, произведенному с использованием природного газа — ископаемого топлива — с улавливанием и хранением выбросов CO2, образующихся в процессе. Вокруг роли “голубого” водорода в обезуглероживании общества ведутся жаркие споры.

«Делаем ли мы это с помощью электролиза или улавливания углерода, нам нужно производить водород чистым способом», — сказал ДеллаВинья. «И как только мы это получим, я думаю, у нас будет решение, которое однажды может стать по крайней мере 15% мировых энергетических рынков, что означает, что это будет… рынок стоимостью более триллиона долларов в год».

 

 

2. Наши претензии к водородной энергетике

Водород обладает удивительным сочетанием свойств, которые делают его практически непригодным для хранения и транспортировки в обычных условиях. Впрочем, если эти условия сделать необычными, то и хранение и транспортировка становятся космическидорогими по сравнению с другими способами хранения и транспортировки энергии.

• Водород – один из самых взрывоопасных газов в газообразном состоянии. Если адепты водородной энергетики забываю об этом, то им нужно обязательно пересмотреть хронику гибели дирижабля “Гинденбург”. Нам обязательно ответят на это, что с тех пор технологии хранения и транспортировки далего шагнули вперёд, но ни хоть сколько то прибыльных проектов в этой области, ни возрождения дирижаблестроения, о котором мечтают последние 50 лет, не происходит. Дирижабли с водородом – отличная аналогия безопасности всей водородной энергетики. Обратите внимание, что несмотря на опасность водородных дирижаблей они уступили летательным аппаратам тяжелее воздуха по совокупности причин. Долгое время они выигрывали у аэропланов по той причине, что были безопаснее их. Но причина в том, что самолёты падали чаще. Как только самолёты догнали дирижабли по числу смертей на миллионы пассажиро-километров, дирижабли уступили. Конечно сейчас газообразный водород хранят, но высокая безопасность достигается не просто высокой стоимостью её обеспечения, но и дополнительными ресурсами для производства, которой нужно будет сжечь ещё больше мазута.
• Водород обладает поразительной способностью проникать через любые поверхности и он благополучно утекает даже из металлических сосудов. Молекула водорода настолько мала, что приникает через кристаллическую стенку. И перед нами опять встаёт вопрос хранения и транспортировки. При прокачке трубопроводным способом мы получаем огромные потери и проблемы с безопасностью. При хранении – то же самое. Ни сосуды Дьюара, ни криостаты, не термостаты вопрос принципиально не решают, потому что либо высоки потери утекания, либо высоки энергозатраты (и материалозатраты – а это тоже энергия) на хранение. И мы опять жжём больше мазута.
• Производство “голубого водорода”. Сейчас для получения “голубого водорода” применяется паровая конверсия природного газа, когда природный газ под при высочайших давлении и температуре реагирует с водяным паром. Мы опять для создания температуры и давления жжём мазут и уголь. Для похожего процесса газификации угля также необходимы температура и давление.
• Получение водорода гидролизом. Чтобы разложить воду на водород и кислород нужна энергия. Все известные технологии гидролиза обладают низким КПД и порядочно токсичны для природы. Получается, что мы опять должны сжечь больше природных ископаемых, чтобы получить “декарбонизированное” топливо. Тут нам ответят, что электричество выработают ветряки на мелководье и солнечные батареи в пустыне. Сейчас такой “зелёной водород” в 3-5 раз дороже водорода, полученного другими способами. Тогда не проще ли передать электричество по проводам или построить энергозатратное производство вблизи таких станций.
• Главный противник “водородной энергетики” – закон сохранения энергии. Вы просто не можете выиграть энергетически в системе, которая производит энергетический ресурс, для создания которого нужно ещё больше энергетических ресурсов. Подробнее можно прочесть здесь.

Хороший обзор довоенных проектов и обзор методов получения и движителях “водородной энергетики” в России и мире делал КоммерсантЪ.

 

3. “Критикуешь – предлагай”

Конечно, легко критиковать предложения по спасению природы, но всегда были и остаются методы и инструменты хотя и не такие эффектные, но работающие

1. Намного более эффективным вложением средств и ресурсов в мире, чем водородная энергетика является работа над энергопотерями при передаче электричества в сетях. Именно работа в этом направлении даст значительный эффект.
2. Повышение энергоэффективности всех энергопотребляющих устройств. Повышение КПД. Почему за громкими словами о “декарбонизации” мы забыли слово “экономия”, которое давало больший эффект для снижения потребления ископаемого топлива на каждого человека. Ещё на наших глазах энергосберегающие лампы дали больший эффект, чем многие экоактивисты. Почему инженеры, работающие над созданием двигателей автомобилей, потребляющих меньше бензина и которые добились поразительных результатов, носят стигматы “авторов” парникового эффекта, а авторов прожектов “зелёного водорода” и продаж квот выбросов носят на руках?

Это были рабочие лошадки спасения природы, но не нужно забывать и о более переломных проектах.

3. Работа над промышленным воспроизводством фотосинтеза может дать порядочно больший эффект для декарбонизации, да и для решения вопроса аккумулирования энергии и экономии ресурсов.

4. Нужен штурм решения проблемы термоядерной энергетики, которое кардинально решает проблему “грязной энергетики” в                    долгосрочной перспективе.  Нужны коммерческие с положительной экономикой установки. И вот это будет настоящая “водородная энергетика”.

 

Штука только в том, что для решения этой задачи нужен мир и международное сотрудничество. Пока дымят танки и горят нефтехранилища говорить о “декарбонизации” цинично.