Юрий Мельников. Продолжение дискуссии о будущем водорода в России

Продолжаем публиковать тезисы коллег в дискуссии о будущем водорода в России. В предыдущей статье Е.Гашо и С.Белобородов аргументировали свою позицию, что с точки зрения эффективности использование водорода в энергетике не имеет смысла, а надежды сторонников водородной энергетики не подкрепляются реальными особенностями технологий.

С другой стороны дискуссии аргументы собираются в телеграм-канале Юрия Мельникова Hydrogen по-русски. Приводим те, которые есть на сегодня.

 

 

 

Юрий МЕЛЬНИКОВ,
старший аналитик Центра энергетики
Московской школы управления “Сколково”

 

Прежде всего бросился в глаза тезис авторов “Основным тормозом к применению водорода в энергетике является то, что для получения водорода расходуется больше энергии, чем выделяется при его использовании” – он несколько раз там используется с обсуждением “энергетической рентабельности” EROEI.

На мой взгляд, несколько странно применять показатель EROEI к синтетическому энергоносителю, коим водород является, и сравнивать его с ископаемыми топливами. Ископаемые топлива созданы природой, она сама когда-то “затратила” огромную энергию на их создание – так что EROEI в этом смысле подходит только для ископаемого водорода, например, с пресловутого дна Черного моря. А если хочется сравнить водород по энергозатратам с другими искусственными энергоносителями – давайте сравним с бензином, керосином или биогазом.

Ну и главное – в обсуждаемой заметке полностью игнорируется тот факт, что водород в первую очередь сейчас развивается как БЕЗУГЛЕРОДНЫЙ энергоноситель (и в этом коренное отличие нынешней “водородной волны” от всех прочих, начиная с 1970-х). Пусть он синтетический, пусть для его производства нужны сырье и энергия, и пусть той энергии ВСЕГДА нужно больше, чем потом из водорода можно получить (это ведь следствие закона сохранения энергии!) – это все так, но главного преимущества – без- или мало-углеродности при производстве и потреблении водорода – все эти проблемы не отменяют. И никакие ископаемые топлива не могут сравниться с водородом по этому свойству.

Большой кусок авторы посвящают рассуждениям о производстве “зеленого” водорода в Европе электролизерами, подключенными к возобновляемым источникам энергии, точнее – загрузке электролизеров, ВИЭ и их влияния друг на друга. Два ключевых тезиса:

  • по оценке авторов, заложенная в водородную стратегию Европы загрузка (КИУМ) электролизеров превышает фактическую загрузку ветряных и солнечных станций (ВЭС и СЭС) – мол, электролизерам надо 37-56%, а у ВЭС и СЭС – 21%
  • по мнению авторов, даже с учетом развития технологий ВИЭ это соотношение не поменяется, а значит, запланированного в стратегии количества зеленого водорода электролизом Европе не видать.

Вот их и разберем.

На самом деле, никаких данных о загрузке электролизеров в европейской стратегии нет. В стратегии зафиксировано только количество водорода (до 10 млн тонн) – это самый важный параметр – и мощность электролизеров (от 40 ГВт). Какими мощностями ВИЭ это сделать, при какой загрузке ВИЭ и загрузке электролизеров – в стратегии об этом ничего нет.

Рассуждения и расчеты авторов основаны, похоже, на ошибочном представлении, что мощность электролизера должна быть равна мощности условного ветряка, к которому он подключен. Но такого ограничения на самом деле нет – вы можете поставить ветряк побольше, можете поменьше, можете в дополнение к ветряку поставить фотоэлектрическую станцию, чтобы они друг друга дополняли, и так далее.

Таким образом, никакого барьера от “загрузки” для производства зеленого водорода – пусть и 10 млн тонн – в Европе нет. Просто водородное развитие будет сопровождаться дальнейшим ростом ВИЭ. Кстати, производство электроэнергии от солнца и ветра в Евросоюзе за 5 лет выросло в 1,6 раза и превысило 560 ТВт-ч в 2019 г. (больше половины всей суммарной выработки ЕЭС России).

Возможно, авторы использовали этот подход, потому что уверены, что водородная стратегия ЕС призвана, в первую очередь, решить проблемы неравномерности выработки ВИЭ или дефицита ископаемых энергоресурсов. Но на самом деле водородная стратегия нужна для другого – цель ведь уже в первом ее абзаце обозначена, не нужно далеко ходить: “Использование водорода предлагает решение для декарбонизации промышленных процессов и секторов экономики, где сокращение выбросов СО2 одновременно срочно необходимо и сложно в реализации. Все это делает водород необходимым для поддержки обязательства ЕС достичь углеродной нейтральности к 2050 г. и для глобальных усилий выполнить условия Парижского соглашения на пути к нулевым выбросам”. Пока мы не запомним, для чего нужен водород на самом деле – далеко в аналитике не продвинемся.

Заключительная часть статьи начинается с тезиса “В последние месяцы активно обсуждается необходимость для Российской Федерации следовать в новом зарубежном тренде водородной экономики. К сожалению, имеют место исключительно декларативные заявления без анализа…”

Любим же мы пассивные обезличенные конструкции – “активно обсуждается необходимость исключительно декларативно без анализа”. Кто именно и где “обсуждал необходимость” в таком ключе? Прошу читателей этого канала – пожалуйста, покидайте в комменты ссылок на этих странных людей! А то у меня уже почти сформировалось впечатление, что доминирующий тон обсуждений водорода в России – ровно противоположный и сводится к выражению “лучший водород – это природный газ” (см. ссылки на конференции ноября-декабря).

Следующий тезис авторов – уже более конкретный. Он сводится к тому, что надежды на сокращение выбросов парниковых газов при переходе от углеводородов к водороду якобы напрасны – ведь при использовании водорода в качестве топлива повышаются выбросы водяного пара (“как главного парникового газа”) и оксидов азота NOx.

Начнем с того, что водород вовсе не обязательно сжигать. Более того, по прогнозу МЭА или BP, около половины энергетического водорода к 2050 году будет потреблять транспортный сектор – то есть электромобили, электробусы, электропоезда и электросамолеты, которые электроэнергию производят на топливных элементах “на борту” из водорода, запасенного в баке. В топливных элементах не происходит никакого сжигания – там процесс, обратный электролизу, и на выходе только чистая вода, причем в жидком виде. Никаких выбросов NOx там нет по определению – даже странно, почему уважаемые авторы из бывшего Промтеплоэнергетического факультета не учитывают подобную “мелочь”.

Но водород можно и сжигать – например, в газовых турбинах, и я выше уже писал, что этим занимаются сразу несколько ведущих мировых компаний. При сжигании водорода (вместо природного газа) действительно увеличиваются и токсичные выбросы NOx, и парниковые выбросы водяного пара. Но является ли это проблемой?

Конечно же, нет. Выбросы NOx всегда возникают при сжигании любых топлив – и дальше опять немного скучной матчасти: если вы сжигаете топливо в воздухе, то часть азота из этого воздуха в любом случае окислится (температура там 1300 градусов и выше) и превратится в оксиды азота. Инженеры уже пару веков как занимаются разнообразными методами борьбы с этим явлением – и успешно с ней справляются при сжигании угля, нефти и газа. Нет сомнений, что справятся и в случае с водородом. Интересующиеся могут почитать популярную статью тут, а также могли задать соответствующий практический вопрос японским турбинистам на нашем диалоге.

Ну и про “самый страшный парниковый газ – водяной пар”. Да, при сжигании водорода выделяется примерно на 60% больше пара, чем при сжигании газа. Да, водяной пар создает более сильный парниковый эффект, чем СО2. Но давайте не будем, опять таки, забывать о базовых теплоэнергетических принципах – водяной пар в атмосфере находится очень близко к точке превращения в воду. Сколько водяного пара в атмосферу ни закачивай – “лишний” опадет осадками. А вот с СО2 такой фокус не прокатит (для этого его надо охладить до минус 80 градусов), поэтому он в атмосфере непрерывно накапливается – что и фиксируют лаборатории по всему миру, от Гаваев до Обнинска. Именно поэтому климатологи советуют сокращать выбросы СО2, а не водяного пара.

(Продолжение следует)

 

Следить за дискуссией можно на ЕВите, в телеграм-канале Hydrogen по-русски и в профильных группах на фейсбук, например, здесь.

 

1 thought on “Юрий Мельников. Продолжение дискуссии о будущем водорода в России

  1. …Любим же мы пассивные обезличенные конструкции — «активно обсуждается необходимость исключительно декларативно без анализа». Кто именно и где «обсуждал необходимость» в таком ключе? Прошу читателей этого канала — пожалуйста, покидайте в комменты ссылок на этих странных людей!…
    Устроит Директор Центра энергетики МШУ «Сколково» Татьяна Митрова?
    «…За последний год популярность водорода в России выросла неимоверно: чуть ли не каждую неделю проводятся круглые столы, пишутся «дорожные карты» и десятки статей. При этом, удивительное дело, пилотных проектов так и не появилось, только тонны бумаг…Ответ, видимо, в том, что заинтересованные стейкхолдеры пока не увидели денег..»
    Цена вопроса – Газета Коммерсантъ № 184 (6905) от 08.10.2020 (kommersant.ru)
    Абсолютно логично и ничего странного – нет анализа, откуда возьмутся деньги.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.