"Голубой" водород может быть хуже газа и угля
В последнее время много говорят о "голубом" водороде как альтернативном источнике энергии, который может спасти планету от парниковых газов. Правительство России 9 августа утвердило концепцию развития водородной энергетики. Но американские ученые из Корнельского и Стэнфордского университетов подсчитали, что производство "голубого" водорода может нанести больший вред климату, чем сжигание ископаемых видов топлива.
Согласно новому исследованию, опубликованному в издании Energy Science & Engineering, выбросы парниковых газов при производстве "голубого" водорода более чем на 20% больше, чем при сжигании природного газа или угля для производства тепла и примерно на 60% больше, чем при сжигании дизельного топлива для обогрева.
Авторы нового исследования – экологи Роберт Ховарт (Robert Howarth) из Корнельского университета и Марк Якобсон (Mark Z. Jacobson) из Стэнфордского университета.
Поясним, водородная энергетика основана на сжигании водорода для получения тепловой и электрической энергии. Водород для этого нужно каким-то способом произвести. В зависимости от способа производства это топливо и маркируют цветами.
Так "зеленым" называют водород, который можно получить в ходе электролиза (разложения) воды. Он считается самым чистым, но и самым дорогим, поскольку для его производства нужно много электроэнергии, которую тоже надо ещё как-то получить. Объективно самыми чистыми источниками энергии являются вода, ветер, Солнце и атом.
"Серым" и "голубым" считается водород, который производят из природного газа путем его паровой конверсии – сложного химического процесса. При паровой конверсии метана в водород получается два конечных продукта: чистый водород и двуокись углерода (углекислый газ). Последний является парниковым газом.
Напомним, что парниковыми называют газы, которые, оказываясь в атмосфере, создают своего рода плёнку, от которой инфракрасные лучи отражаются к поверхности Земли, а не в космос. Инфракрасное излучение приводит к нагреву всего, что находится под атмосферой. Получается, что газы образуют своего рода парник размером с планету.
Если углекислый газ при паровой конверсии выходит прямо в атмосферу, полученный при этом водород называют "серым". Если углекислый газ при паровой конверсии улавливают и не дают попасть в атмосферу, то полученный таким способом водород называют "голубым".
Согласно расчетам американских исследователей, процесс производства "голубого" водорода в промышленных масштабах требует большого количества энергии, то есть сжигания больших объемов природного газа.
"В прошлом не предпринималось никаких усилий для улавливания побочного продукта "серого" водорода – углекислого газа, и выбросы парниковых газов были огромными, – говорит Ховарт. – Сейчас промышленность продвигает "голубой" водород в качестве решения, подход, который по-прежнему использует метан из природного газа, и пытается улавливать побочный углекислый газ. К сожалению, выбросы [при этом] остаются очень большими".
Ховарт отмечает, что метан – мощный парниковый газ. Он более чем в 100 раз сильнее нагревает атмосферу по сравнению с углекислым газом. Ховарт напоминает, что согласно новому докладу Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, опубликованному также 9 августа, метан составляет большую часть от общего объема парниковых газов, попавших в атмосферу за последнее столетие.
При этом выбросы парниковых газов при производстве "голубого" водорода меньше, чем при производстве "серого" водорода, всего на 9–12%, отмечают в своей статье ученые. Они объясняют этот факт тем, что хотя выбросы углекислого газа при производстве "голубого" водорода ниже, выбросы метана для "голубого" водорода выше, чем для "серого". Потому что метан используется для обеспечения работоспособности системы улавливания углекислого газа. Эта система, прежде всего, требует большого количества энергии. А значит, электростанции должны расходовать больше топлива – того же природного газа, то есть метана.
Производство и использование "голубого" водорода не приносит пользы, утверждают авторы исследования. По их предположению, "голубой" водород можно рассматривать как отвлекающий фактор, который используют, чтобы отсрочить необходимые действия для декарбонизации мировой энергетической экономики, подобно сланцевому газу.
Авторы также обращают внимание на то, что большая часть усилий по использованию водорода для получения энергии с 2017 года исходила от Водородного совета – группы, созданной нефтегазовой отраслью специально для продвижения водорода с особым упором на "голубой".
С промышленной точки зрения переход с природного газа на "голубой" водород можно рассматривать как экономически выгодный, подчеркивают американские экологи. Ведь для выработки того же количества тепла требуется еще больше природного газа, а значит, нефтегазовая отрасль промышленности как инициатор водородной энергетики только увеличит свои доходы.
Ученые делают оговорку, что если бы удалось не только уловить весь углекислый газ при производстве "голубого" водорода, но и найти способ хранить его бесконечно в специальных хранилищах, то о "голубом" водороде можно было бы говорить всерьез. Но пока у мира нет никакого опыта хранения углекислого газа в промышленном масштабе.
Кроме того, большая часть углекислого газа, который в настоящее время улавливается, используется для увеличения нефтеотдачи, а затем выбрасывается обратно в атмосферу, напоминают исследователи.
Тем временем не только российское правительство собирается развивать водородную энергетику. 10 августа Сенат США принял свою версию Закона об инвестициях в инфраструктуру и рабочие места на сумму один триллион долларов, который включает несколько миллиардов долларов на развитие, субсидирование и укрепление водородных технологий и связанной с этим промышленности.
"Политические силы, возможно, еще не догнали науку, – объяснил такие политические решения Ховарт. – Даже прогрессивные политики могут не понимать, за что они голосуют. "Голубой" водород звучит красиво, звучит современно и звучит как путь к нашему энергетическому будущему. Но это не так".
Ученые также предлагают сделать упор не на "голубой", а на "зеленый" водород.
Тема водородной энергетики уже не раз поднималась в наших публикациях. Ранее мы писали, что "Роснефть" планирует удвоить производство водорода в 2023 году. Также мы рассказывали, что была создана новая технология получения водорода из воды. А еще мы рассказывали, что Россия может стать мировым лидером по производству водорода.
Больше интересных новостей науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".