бирюзовый водород что это
Водород для Германии: «голубой» от «Газпрома» и «зеленый» из Украины?
Новое правительство ФРГ готово импортировать любой H2, однако ученые сомневаются в реалистичности его водородной стратегии и в той роли, которую лоббисты отводят России и Украине.
Новая компания «Газпром водород» и поручение Путина по трубопроводам
О том, что в «Газпроме» довольно серьезно отнеслись к водородной теме, говорит хотя бы то, что в апреле 2021 года концерн зарегистрировал в городе Видное Московской области специализированную дочернюю компанию «Газпром водород».
А о том внимании, которое Кремль уделяет газопроводам при формировании российской водородной стратегии, свидетельствует поручение, данное российским президентом Владимиром Путиным 30 ноября «Газпрому», правительству РФ и МИДу: к 1 июня 2022 года они должны «проработать вопросы о возможности экспорта в страны Европейского союза водорода в составе метано-водородной смеси на базе действующих трубопроводных систем».
Производство H2 из российского газа в земле Мекленбург-Передняя Померания?
Водород должен стать частью «зеленой» энергетики
Тут самое время вспомнить, чем вообще вызван нынешний всплеск интереса к водороду в индустриально развитых странах, не только в Германии. H2 потребовался им в качестве дополнения к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) в рамках декарбонизации. Она предполагает как отказ от использования угля, нефти и газа при производстве электричества, так и электрификацию всех тех сфер, где пока применяются ископаемые энергоносители, будь то автотранспорт (переход на электромобили) или отопление помещений (установка тепловых насосов).
Водородный поезд компании Alstom во время испытаний на северо-западе ФРГ в 2017 году
Внедрять же водород планируется там, где перейти на электричество будет трудно или невозможно, например, в металлургии, в самолетах, судах, на не электрифицированных участках железной дороги или опять же при отоплении помещений. Короче, водород рассматривается как составляющая часть будущей «зеленой» экономки.
Поэтому вполне логично, что в Германии делается ставка на развитии производства именно «зеленого» водорода, получаемого методом электролиза воды с использованием ВИЭ без выбросов в атмосферу парниковых газов. Новая правящая коалиция из социал-демократов, «зеленых» и либералов обещает оказывать господдержку при создании в ФРГ промышленных мощностей для электролиза.
Новое правительство ФРГ пока приветствует любые H2-технологии
Одновременно в коалиционном договоре, в котором слово водород встречается целых 28 раз, провозглашается цель создания «европейского союза зеленого водорода». Об экологически чистом водороде идет речь и в том абзаце, который посвящен отношениям с Украиной: «Мы стремимся к углублению энергетического партнерства с Украиной с большими амбициями в таких областях, как возобновляемая энергетика, производство зеленого водорода, энергоэффективность и сокращение выбросов CO2».
Лидеры трех партий представляют 24 ноября коалиционный договор
На эту формулировку тут же обратил внимание Восточный комитет немецкой экономики (Ost-Ausschuss der Deutschen Wirtschaft), лоббирующий интересы немецких фирм и их партнеров, работающих в бывших соцстранах Восточной Европы и на постсоветском пространстве.
Глава Восточного комитета немецкой экономики Оливер Хермес
Дополнительную интригу создает действующая в ФРГ политическая установка: длительное подземное хранение улавливаемого при CCS углекислого газа из соображений безопасности допустимо только на море. Соответствующие геологические возможности имеются на Северном море, а Любмин находится на Балтике.
В том же заявлении Оливер Хермес убеждает немецкое общество, что «среди наших непосредственных соседей Россия и Украина имеют наибольший потенциал стать партнерами в области зеленой энергии и водорода». Однако у коллектива авторов из трех научных институтов, опубликовавших в ноябре исследование о перспективах импорта водорода в Германию до 2030 года, сложилось иное мнение.
В Германии просчитались с объемами импорта водорода к 2030 году
В работе восьми ученых из Института немецкой экономики в Кельне (IW), Института по изучению климата, окружающей среды и энергии в Вуппертале (Wuppertal Institut) и Института техники в области окружающей среды, безопасности и энергетики имени Фраунхофера в Оберхаузене (Fraunhofer UMSICHT) бросается в глаза, что Россия и Украина в ней практически даже не упоминаются, а возможности импорта в Германию водорода исследуются на примере Нидерландов, Испании, Марокко и Чили.
Эксперт Wuppertal Institut по энергетике Франк Мертен
Ключевой вывод исследования: те объемы импорта H2, на которые Германия рассчитывает до 2030 года в рамках национальной водородной стратегии, и близко не будут достигнуты. Поставки даже из соседних Нидерландов с их большими возможностями для развития ветряной энергетики и разветвленной системой газопроводов окажутся, скорее всего, ниже ожидаемых: этой стране нынешние и будущие мощности потребуются главным образом для внутренних нужд.
Что лучше экспортировать Украине: «зеленый» водород или «зеленое» электричество?
Опираясь на подробное исследование потенциала четырех упомянутых стран, ученый выразил сомнение, что украинская возобновляемая энергетика сумеет в столь сжатые сроки нарастить мощности, необходимые для производства и экспорта «зеленого» H2. А если Украина будет поставлять в ФРГ и ЕС вместо водорода просто «зеленое» электричество, как это предлагают некоторые эксперты?
Установка по получению водорода и кислорода методом электролиза в Пренцлау под Берлином
Что же касается России, то у нее благодаря богатым запасам природного газа хорошие предпосылки для производства «голубого» водорода, отметил ученый, однако «окно возможностей для этой технологии весьма небольшое, поскольку после 2030 года значительно ускорится внедрение зеленого водорода», а потому велика опасность убыточных инвестиций. Вспомним: о том, что это технология только для «переходного периода», признает в своем заявлении и глава Восточного комитета Оливер Хермес
Более эффективным могло бы стать производство «бирюзового» водорода, но, по словам Франка Мертена, эксперты не ожидают широкого коммерческого использования этой еще не созревшей технологии до 2040 года. А к тому времени она уже вряд ли понадобится, ведь Германия в 2045 году намерена стать климатически нейтральной.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Электростанция из аккумуляторов
Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Большие батареи на маленьком острове
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Электроэнергия превращается в газ
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Водород в сжиженном виде
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
В чем тут соль?
Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Каверна в роли подземной батарейки
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Крупнейший «кипятильник» Европы
Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Накопители энергии на четырех колесах
Водород: эпоха возрождения?
Климатические амбиции крупнейших экономик мира на пути к низкоуглеродной энергетике заставили их снова обратиться в сторону самого легкого и самого распространенного элемента на земле — водорода. По мнению международных экспертов, водород, который имеет двухсотлетнюю историю использования, именно по причине экологической чистоты наконец имеет шансы на успех.
«Хотя за последние 50 лет водород пережил несколько волн интереса, ни одна из них не привела к устойчивому росту инвестиций и более широкому внедрению в энергетических системах. Тем не менее, недавний акцент на декарбонизацию и расширение масштабов и ускоренный рост низкоуглеродных технологий, таких как возобновляемые источники энергии, вызвал новую волну интереса к свойствам и расширению цепочки поставок водорода», — пишет в своем обзоре Goldman Sachs (GS).
Водород содержит в 2,5 раза больше энергии на единицу массы по сравнению с природным газом и бензином, но его очень низкий вес подразумевает гораздо более низкую плотность энергии на единицу объема в его газообразной форме в условиях окружающей среды.
«Водород обладает рядом ценных свойств, два из которых делают его уникальным в эпоху изменения климата:
— отмечают эксперты GS.
Зеленый, серый, бурый и голубой водород
В настоящее время производится около 70 млн тонн водорода, но лишь менее 2% производится экологически чистым способом — путем электролиза воды, когда вода разлагается на свои составляющие — водород и кислород — после подачи электрического тока. Если электроэнергия производится с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) — это «зеленый» водород, что является конечной целью экологически ответственных стран.
Однако, как водится, это наиболее дорогостоящий способ, и сейчас водород производится в основном из ископаемых источников энергии, в частности, из природного газа путем его риформинга — это «серый» водород (75%), поскольку нежелательным продуктом является СО2.
Остальной объем водорода производится путем газификации угля и называется «бурым» водородом.
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), около 6% мирового производства газа и 2% угля используется для производства водорода, что приводит к существенным выбросам парниковых газов.
Аналитики Wood Mackenzie подсчитали, что в 2017 году на мировое производство водорода приходилось больше ежегодных выбросов CO2 и других парниковых газов, чем на всю Германию и мировую судоходную отрасль — 830 млн т в год.
На пути к «зеленому» водороду выделяется понятие «голубого» водорода: если при производстве «серого» или «бурого» будут улавливаться парниковые газы за счет систем CCS (carbon capture systems).
Где используется водород
С 1975 года спрос на водород увеличился более чем в три раза — с 18 до чуть более 70 млн т в год, из них около половины — 38 млн т — потребляется в нефтепереработке, около 32 млн т — в химической промышленности для производства аммиака, еще 4 млн т потребляют другие отрасли, в частности, при производстве метанола и стали, подсчитало МЭА.
Эксперты отмечают, что водород может «обезуглеродить» ряд секторов, где это представлялось сложным осуществить, включая перевозки на дальние расстояния, химическую промышленность, а также производство чугуна и стали.
Как пишет GS, ключевые характеристики водорода (малый вес и высокая энергия на единицу массы, короткое время дозаправки, нулевые прямые выбросы при использовании возобновляемых источников энергии) делают его привлекательным кандидатом в качестве транспортного топлива.
На сегодняшний день сжатый водород используется для автомобильного транспорта (включая легковые автомобили, а также автобусы, грузовики и поезда), при этом на легковые автомобили приходится подавляющее большинство используемых электромобилей на топливных элементах. Япония, США, ЕС и Южная Корея лидируют по уровню парка FCEV, но многие другие страны недавно также установили цели по внедрению водорода в транспортном секторе.
«Конкурентоспособность автомобилей на водородных топливных элементах зависит от стоимости топливных элементов и заправочных станций, в то время как для грузовых автомобилей приоритетной задачей является снижение стоимости доставки водорода»,
Количество FCEV в мире почти удвоилось до 25210 единиц в конце 2019 года, при этом было продано 12350 новых автомобилей — почти вдвое больше, чем в 2018 году. По состоянию на конец 2019 года во всем мире работало 470 водородных заправочных станций, что на 20% больше, чем в 2018 году.
Железнодорожная отрасль уже является лидером в европейском энергетическом переходе, генерируя только 0,1% общих выбросов парниковых газов, однако водородные поезда помогут дополнительно снизить выбросы и уровень шума. Первые коммерческие поезда были представлены в 2016 году компанией Alstom, а в 2018 году они введены в эксплуатацию в Германии. Хотя они все еще находятся на ранней стадии разработки и, по данным Alstom, их первоначальные затраты на 25% выше, экологический, технический и экономический профиль делает водородные поезда привлекательными для замены парка с дизельными двигателями, считают эксперты GS.
При использовании для бытового и промышленного отопления водород можно добавлять в существующие газопроводы с наибольшим потенциалом использования в многоквартирных и коммерческих зданиях, особенно в густонаселенных городах, в то время как более долгосрочные перспективы могут включать прямое использование водорода в водородных котлах или топливных элементах.
Добавление до 20% водорода в газораспределительную сеть требует минимальных или потенциально нулевых модификаций сетевой инфраструктуры или бытовых приборов конечного пользователя, отмечает МЭА.
Проект GRHYD во Франции, который начал подмешивать 6% водорода в сеть природного газа в 2018 году, уже достиг 20% в объемном выражении в 2019 году, демонстрируя техническую осуществимость этого подхода.
Закачка водорода в магистральные газопроводы является более сложной задачей из-за несовместимости материалов при высоких давлениях и более низкого допуска по концентрации водорода в смеси, которую могут принять промышленные пользователи. Однако в рамках некоторых пилотных экспериментов изучается возможность впрыска водорода в такие газопроводы, а проект, разработанный Snam в Италии, уже продемонстрировал возможность подмешивания водорода в объеме до 10%.
На промышленных предприятиях по переработке нефти, производству аммиака, метанола и стали «зеленый» или «голубой» водород может использоваться в качестве топлива (обеспечивая высокотемпературное тепло, требуемое на промышленных предприятиях) или как сырье, помогая сделать соответствующие производства экологически чистыми. Одним из ключевых промышленных применений чистого водорода, которое в последнее время привлекло внимание промышленности, является производство углеродистой стали с нулевым содержанием углерода. В настоящее время осуществляется ряд проектов по развитию этих процессов и продвижению к коммерциализации.
В производстве электроэнергии водород является одним из ведущих вариантов хранения возобновляемой энергии, а водород и аммиак можно использовать в газовых турбинах для повышения гибкости энергосистемы.
Аммиак можно также использовать на угольных электростанциях для сокращения выбросов.
Сколько стоит водородная экономика
Основной статьей затрат при производстве «серого» водорода является стоимость сырья — от 45% до 75% себестоимости, считает МЭА.
При этом, если добавить в схему использование уловителей СО2, затраты вырастают примерно на 50%:
Конечно же, доля сырья в себестоимости для стран, импортирующих газ, выше, чем в странах-производителях.
Согласно отраслевым исследованиям, использование технологий улавливания выбросов при производстве водорода может снизить их на 90%. В настоящее время по всему миру работает 20 крупных объектов CCS (в основном в США, Канаде и Норвегии) с общей мощностью, превышающей 35 млн тонн в год.
Наиболее широко применяемой и зрелой технологией является щелочной электролиз, характеризующийся относительно низкими капитальными затратами на электролизер (менее дорогие, поскольку обычно используется меньше драгоценных металлов по сравнению с другими технологиями электролиза, и с относительно высокой эффективностью, обычно варьирующейся от 55% до 70%).
Эксперты полагают, что «голубой» водород, вероятно, будет в ближайшей и среднесрочной перспективе основным проводником низкоуглеродной энергетики, пока «зеленый» водород не достигнет паритета затрат.
Аналитики МЭА отмечают, что в связи со снижением затрат на возобновляемую электроэнергию, в частности, солнечную энергию и энергию ветра, интерес к электролитическому водороду растет, и в последние годы было реализовано несколько демонстрационных проектов.
Если бы весь водород производился бы сейчас путем электролиза, это привело бы к потребности в электроэнергии в 3600 ТВт*ч, что превышает годовую выработку электроэнергии в Европейском Союзе, подсчитали аналитики агентства.
При снижении затрат на солнечную и ветровую генерацию строительство электролизеров в местах с отличными условиями для возобновляемых ресурсов может стать недорогим вариантом поставки водорода даже с учетом затрат на передачу и распределение при транспортировке водорода из удаленных мест, где используются возобновляемые источники энергии.
Согласно исследованию Wood Mackenzie, к 2040 году затраты на экологически чистый водород упадут на 64%. Так, считают эксперты, с учетом заявленных за последние десять месяцев проектов по «зеленому» водороду, объемы будут достаточно большими и достаточно стабильными, чтобы можно было масштабировать зарождающийся рынок.
«В среднем, к 2040 году затраты на производство зеленого водорода будут равны затратам на водород, вырабатываемый из ископаемого топлива. В некоторых странах, таких как Германия, это произойдет к 2030 году.
Учитывая масштаб, который мы наблюдали до сих пор, 2020-е годы, вероятно, станут десятилетием водорода»,
— отмечают аналитики WoodMac.
В то же время росту конкурентоспособности «зеленого» водорода будет способствовать и рост цен на ископаемые виды топлива. В то время как в 2020 году «серый» водород является самым дешевым водородом, за исключением Китая, Wood Mackenzie ожидает, что к 2040 году затраты на него вырастут на 82%, в основном, из-за роста цен на газ. В Саудовской Аравии и США «серый» водород по-прежнему будет самым дешевым водородом до 2040 года, считают они.
Стоимость «голубого» водорода к 2040 году вырастет, по мнению WoodMac, на 59%. «Успех „голубого“ водорода связан с успехом технологии CCS, которая страдает от высоких затрат и отмены проектов. Как и в случае с „серым“ водородом, прогнозируемый профиль затрат в значительной степени определяется ценами на природный газ», — считают они.
Решение за политиками
«Даже с учетом множества проблем, которые ждут зарождающийся рынок экологически чистого водорода, мы твердо уверены, что в ближайшее время возникнет какая-то форма низкоуглеродной водородной экономики. Учитывая степень четкой политики, корпоративной и социальной поддержки, которая процветала в 2020 году, зеленый водород будет успешно масштабироваться и обеспечивать значительное снижение производственных затрат», — уверены в WoodMac.
«В 2019 году водородные технологии продолжали развиваться, что вызвало большой интерес у политиков. Это был рекордный год для ввода в эксплуатацию электролизных мощностей, и на ближайшие годы было сделано несколько важных заявлений», — полагают аналитики МЭА.
В 2020 году производство низкоуглеродного водорода, как ожидается, составит около 0,46 млн т, уже анонсированы проекты, которые позволят к 2023 году производить 1,45 млн т, а к 2030 году стоит задачу увеличить производство до 7,92 млн т в год, отмечают в агентстве.
Европейский Союз летом текущего года заявил о намерении отказаться от использования ископаемых источников топлив к 2050 году и использовать декарбонизированные газы.
Европа является крупнейшим потребителем российских нефти и газа — основных источников пополнения российского бюджета.
Значит, России придется искать новые пути к своему традиционному партнеру.
«Газпром» уже пытается застолбить для себя нишу в производстве водорода, принимая участие в общественных дискуссиях, проведенных Европейской комиссией по проекту водородной стратегии. «Те предложения, которые мы высказали, — применение пиролиза метана для производства низкоуглеводного водорода — также включены в уже опубликованную стратегию ЕС. И водород, произведенный из природного газа, обладает как экономическими, так и экологическими преимуществами. То есть он может быть произведен без выбросов СО2», — сказал начальник отдела департамента 623 «Газпрома» Константин Романов.
По его словам, сейчас из природного газа в Европе производится более 8 млн тонн водорода в год, и на это используется более 30 млрд кубометров газа. Тогда как по планам ЕС предполагается производить лишь 1 млн тонн водорода с использованием электролиза воды.
«Мы ведем с европейскими партнерами дискуссии, переговоры о реализации пилотных водородных проектов в Европе, в том числе стратегия позволяет использовать и грантовую систему, механизмы грантов Еврокомиссии для развития пиролиза. Мы считаем, что природный газ по-прежнему останется важным источником для водорода и в целом для ЕС», — заключил Романов.
Светлана Кристалинская
Первый шаг к водородной экономике
Производство безуглеродного «зеленого» водорода может стать экономически конкурентоспособным к 2030 году, согласно прогнозу компании IHS Markit, проведенному в июле 2020 года.
В мире все большее количество электроэнергии вырабатывается с использованием солнца и ветра. За последние десятилетия технологии значительно продвинулись вперёд, и цена на возобновляемую энергию при этом падает.
Однако за пределами энергетического сектора в общем энергопотреблении на возобновляемые источники энергии приходится незначительная доля. В отопительных, транспортных и промышленных процессах преобладают ископаемые виды топлива. Сложившаяся ситуация может измениться через 10 лет.
Экономия за счет снижения себестоимости
К 2030 году производство водородного топлива, вырабатываемого на основе возобновляемых источников энергии, согласно прогнозу компании IHS Markit, может стать экономически конкурентоспособным направлением.
В настоящее время большое внимание уделяется так называемому «зеленому» водороду, который получают электролизом. Метод в последнее время довольно быстро развивается в разных частях мира, переходя от экспериментальных исследований к коммерческой эксплуатации. Электролиз — это физико-химический процесс, который использует электричество для разделения воды на водород и кислород.
Оценка аналитического агентства в значительной степени строится на экономии, которую можно получить за счет снижения себестоимости вырабатываемой энергии, при условии увеличения масштабов возобновляемых источников энергии для повышения коэффициента нагрузки на электролизер — технологическое оборудование, которое используется для получения некоторых видов газов, и в частности водорода. При этом компания также ожидает дальнейшее снижение затрат на возобновляемые источники энергии.
Цветное топливо
Производство водорода, использующего природный газ в качестве исходного сырья, с помощью процесса, известного как риформинг метана, в настоящее время ориентировано на химическую отрасль и переработку нефти, которые сегодня формируют основную часть мирового спроса на Н2.
Имеется значительный потенциал для использования водорода на транспорте, в отоплении, а также в разных отраслях промышленности и производстве электроэнергии. «Зеленый» водород, а также так называемый «синий», скорее всего, будут играть значительную роль в энергетическом будущем по мере расширения спроса на него, полагают эксперты аналитического агентства.
«Синий» и «зеленый» водород хорошо дополняют друг друга. Если они будут развиваться параллельно, то водород станет очень востребован в будущем.
Общая доля водорода в энергетическом балансе будет зависеть от желаемой степени декарбонизации. В Европе, которая в настоящее время является основным рынком для водородных проектов, на его долю может приходиться до трети всего энергетического баланса, в случае если цель декарбонизация составит 95% или выше, полагают эксперты IHS Markit.
В Европе сейчас широко распространено мнение, что электрификация сама по себе не может обеспечить тот уровень сокращения выбросов, к которому стремятся многие страны. Н2 является универсальным топливом как с точки зрения способа его транспортировки, так и с точки зрения разнообразия его потенциальных применений в конечном использовании. Чем больше степень обезуглероживания, тем больше возрастает роль водорода в энергетическом будущем.
Проекты power-to-X
Снижение стоимости за счет увеличения масштабов производства и конкурентоспособности является основным фактором растущей экономики «зелёного» водорода. По данным компании IHS Markit, которая отслеживает водородные проекты по всему миру, средний размер проектов power-to-X, запланированных на 2023 год, составляет 100 МВт, что в десять раз больше мощности самого крупного проекта, действующего сегодня.
Первый в мире проект HYFLEXPOWER
В июне нынешнего года в Европе стартовал первый в мире проект HYFLEXPOWER по созданию демонстрационной модели power-to-X-to-power с инновационной турбиной, работающей на водороде.
Проект реализуется консорциумом в составе Engie Solutions, Siemens Gas and Power, Centrax, Arttic, Германского центра авиации и космонавтики и четырех европейских университетов при поддержке Европейской комиссии в рамках восьмой программы Европейского Союза по развитию научных исследований и технологий — Horizon 2020.
Реализация проекта проходит на объекте Smurfit Kappa PRF. Эта компания специализируется на производстве бумаги из вторичного сырья и базируется во французском городе Saillat-sur-Vienne. Цель проекта — доказать, что водород можно производить и хранить с помощью возобновляемой энергетики и затем добавлять до 100% водорода к природному газу, который в настоящий момент используется на ТЭС.
В этих целях существующая промышленная газовая турбина SGT-400 производства Siemens будет модернизирована так, чтобы преобразовывать накопленный водород в электрическую и тепловую энергию.
Гибкое решение для хранения энергии
Европейская комиссия поддерживает самые инновационные исследовательские проекты, стимулируя рост в Европе. В этих целях комиссия выдает гранты по результатам конкурсной процедуры, в рамках которой HYFLEXPOWER смог заявить о себе, несмотря на серьезную конкуренцию. В рамках проекта будет доказано, что возобновляемый водород — гибкое решение для хранения энергии, которую можно будет в дальнейшем использовать в качестве топлива для турбины большой мощности промышленного класса.
Хранение возобновляемой энергии является одной из основных проблем перехода на новые способы генерации. В этой связи участники проекта HYFLEXPOWER разрабатывают новые технологии, которые можно будет применять на протяжении всего цикла power-to-X-to-power.
Установленная демонстрационная модель будет использоваться для хранения избыточной электроэнергии из возобновляемых источников в виде «зеленого» водорода. В периоды пикового спроса накопленный водород будет применяться для производства электроэнергии и её дальнейшей подачи в энергосети. Производство электроэнергии на объекте Smurfit Kappa в городе Saillat-sur-Vienne доверено Engie Solutions.
На площадке Engie Solutions эксплуатируется ТЭС мощностью 12 МВ, которая производит пар для нужд компании-производителя. Переоборудование имеющейся инфраструктуры существенно дешевле и быстрее строительства нового объекта. В рамках проекта будет разработана и продемонстрирована концепция современной электростанции, которая позволит модернизировать и усовершенствовать существующую электростанцию завода.
В ходе демонстрационных сессий в установку будет подаваться смесь природного газа и водорода. В итоге планируется перейти на стопроцентное использование водорода. Как следствие, общая цель проекта HYFLEXPOWER — тестирование максимально экологичного источника питания на водородной основе для безуглеродного получения электроэнергии. Это позволит сократить выбросы CO2 до 65 тыс. т в год при использовании турбины SGT-400 в режиме базовой нагрузки.
Вырабатывается из воды путем электролиза, для которого используется электроэнергия исключительно из возобновляемых источников. Вне зависимости от технологии электролиза весь получаемый «зеленый» водород выработан без выделений СО2.
Вырабатывается из легких углеводородов (природного газа) при паровом риформинге. В его процессе СО2 не улавливается и выбрасывается в атмосферу, отрицательно влияя на климат и усугубляя парниковый эффект. При производстве 1 т водорода в воздух выбрасывается до 10 т СО2.
Вырабатывается из углеводородов, как и «серый» водород, но в процессе риформинга СО2 улавливается и изолируется от атмосферы (англ. Carbon Capture and Storage, CCS). В общем энергобалансе «синий» водород считается климатически нейтральным.
Вырабатывается через пиролиз метана, при котором вместо СО2 выделяется углерод. «Бирюзовый» водород считается климатически нейтральным при соблюдении двух условий: 100% энергии для пиролиза поступают из ВИЭ, а весь выделяемый углерод связывается.
Европейские технологии
В консорциум, сформированный по результатам конкурса заявок, вошли европейские компании и организации. Engie Solutions построит установку для производства и хранения водорода, в том числе станцию для смешивания природного газа и водорода перед подачей в турбину.
Siemens Gas and Power поставит электролизер для производства водорода и разработает газовую турбину, работающую на водороде. Centrax модернизирует пакет решений для применения водорода и установит новую турбину.
Германский центр авиации и космонавтики совместно с University College London, University of Duisburg-Essen и Lund University помогут с проработкой технологий водородных турбин. National Technical University of Athens выполнит экономическую, экологическую и социальную оценку концепции. Arttic окажет поддержку по операционному управлению проектом и коммуникационным мероприятиям.
Общий бюджет проекта составляет около €15,2 миллиона. Из них €10,5 млн будут выделены Евросоюзом в рамках программы Horizon 2020.
Поэтапное развитие
Проект официально стартовал 1 мая 2020 года. Его реализация займет 4 года и будет разбита на несколько этапов. На первом этапе, который длится уже полгода, будет осуществлено техническое проектирование. Следующий этап начнётся уже скоро, в 2021 году. Он включает в себя монтаж установки по производству, хранению и подаче водорода на пилотном демонстрационном объекте.
Третий этап запланирован на 2022 год. За этот период нужно будет установить газовую турбину для смесей природного газа и водорода и провести первоначальную демонстрацию современной концепции пилотной электростанции.
Заключительный этап, который пройдёт в 2023 году, подразумевает пилотную демонстрацию применения до 100% водорода для безуглеродного производства энергии на базе накопленных избыточных возобновляемых источников.
Все эти технологии соответствуют стратегии компаний Siemens, Engie Solutions и Centrax по реализации решений с нулевым выбросом углерода.
«Зеленый» выбор нефтяников
Экономические показатели модели «зеленого» водорода улучшаются. Так, стоимость щелочного электролиза за последние пять лет снизилась на 40%. Согласно докладу Международного совета по водородным технологиям (The Hydrogen Council), в который вошли тридцать крупнейших мировых концернов, стоимость разработок водородных технологий в ближайшие десять лет сократится еще наполовину. Иными словами, к 2030 году водород сможет конкурировать не только с возобновляемыми, но и с ископаемыми энергоносителями.
По мнению экспертов, в первую очередь о производстве «зелёного» водорода стоит задуматься нефтяным компаниям, поскольку эта технология напрямую влияет на развитие их бизнеса. Это осознали в британско-нидерландском концерне Shell, который выбрал путь изменения собственной бизнес-модели и начал инвестировать в возобновляемые источники энергии, синтетическое топливо и электромобили.
Сегодня эти направления, на первый взгляд, полностью противоречат существующей стратегии компании, основанной на добыче нефти, переработке и торговле нефтяными продуктами. Однако в долгосрочной перспективе, с наступлением «зеленой» экономики, они станут для корпорации точками колоссального роста.
Частичная или полная перепечатка материалов возможна только с письменного разрешения
ЦДУ ТЭК – филиал ФГБУ «РЭА» Минэнерго России
Все права защищены и охраняются законом. © 2002-2021 ФГБУ «РЭА» Минэнерго
(ЦДУ ТЭК – филиал ФГБУ «РЭА» Минэнерго России) +7 (495) 950-86-09