Водородная гонка: кто станет лидером в энергетике будущего?

Мир вступил в решающий этап глобальной трансформации энергетики. Нефть, уголь и газ, которые веками были основными источниками энергии, постепенно уходят на задний план. Их место может занять водород — самый лёгкий и распространённый элемент во Вселенной. Водород обещает быть топливом будущего, дающим надежду на экологически чистую энергию, способную радикально сократить выбросы углекислого газа и замедлить изменение климата. Но каким будет этот переход: страны и компании по всему миру соревнуются, чтобы первыми внедрить водородные технологии и завоевать лидерство в новой водородной экономике.

Почему водород — топливо будущего?

Водород — это элемент с уникальными свойствами, которые делают его привлекательным для внедрения в энергетику. Главное его преимущество — это чистота. Когда водород используется в топливных элементах, он выделяет только воду, а не вредные выбросы, как это происходит при сжигании нефти или угля. Однако, он стал объектом пристального внимания не только из-за своей чистоты, но и из-за универсальности, его можно использовать практически везде: в транспорте, для производства электроэнергии, в промышленности и даже для отопления. Неудивительно, что Водород называют идеальным топливом для зелёного будущего.

Но стоит заметить, что этот удивительный элемент не является свободным источником энергии сам по себе. Его можно произвести путём различных процессов. Основные методы производства включают электролиз (разделение воды на водород и кислород с помощью электричества) и переработку природного газа. При электролизе с использованием возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая, получают «зелёный» водород — экологически чистый, но пока самый дорогой вид водорода, и именно за то, кто первым сделает производство водорода доступным и дешёвым, развернулась глобальная гонка.

Кто сегодня возглавляет эту «водородную гонку»? Среди основных игроков — Европейский Союз, Япония, Южная Корея и США. Все они строят грандиозные планы по внедрению водородных технологий, но у каждого свой подход.

Европейский Союз

Европа стремится стать глобальным лидером в производстве водорода, рассматривая его как ключевой элемент для достижения углеродной нейтральности к 2050 году в рамках программы European Green Deal. Общий объем инвестиций в водородные технологии к 2030 году может достичь 470 миллиардов евро, при этом Германия выделяет 9 миллиардов евро на развитие водородных проектов. Европейский Союз планирует создать обширную водородную инфраструктуру, включая сети заправок и транспортировки, а также мощности для производства «зелёного» водорода. Эти планы также предусматривают создание до 40 ГВт мощностей для электролизеров к 2030 году, чтобы достичь амбициозных целей по декарбонизации ряда секторов, включая транспорт и промышленность.(1)

Япония

Япония — одна из первых стран, осознавших потенциал водорода. После аварии на АЭС 'Фукусима' в 2011 году Япония начала активно развивать водородные технологии. Японская компания Toyota уже вывела на рынок водородные автомобили, такие как Mirai. Планы по развитию водородных заправочных станций идут полным ходом. К 2030 году Япония планирует стать лидером по использованию водорода в транспорте и промышленности.

Южная Корея

Южная Корея делает не менее амбициозные шаги. Водородная стратегия Южной Кореи направлена на развитие как транспортной, так и энергетической инфраструктуры. К 2040 году в стране планируется использовать 6 миллионов водородных автомобилей и построить 1,200 водородных заправочных станций. Южная Корея видит водород как способ стать энергетически независимой и экопередовой державой.

США

США под руководством администрации Байдена сделали значительные шаги в развитии водородной энергетики. В рамках инфраструктурного плана на 1,2 триллиона долларов большая часть средств выделяется на развитие водородных проектов. Водород рассматривается как ключ к декарбонизации промышленности и транспортной системы США.

Корпорации в водородной гонке

Глобальные корпорации также не остаются в стороне. Традиционные нефтегазовые гиганты, такие как Shell, BP и TotalEnergies, активно переориентируются на водородные технологии, осознавая, что будущее за экологически чистыми источниками энергии.

Shell уже строит водородные заправочные станции в Европе и Северной Америке и инвестирует в проекты по производству «зелёного» водорода с использованием возобновляемых источников энергии.(2)

BP планирует стать углеродно-нейтральной к 2050 году и разрабатывает водородные технологии для транспортного и промышленного секторов.(3)

TotalEnergies активно инвестирует в водородные технологии для сокращения выбросов в тяжёлой промышленности и создаёт водородные сети для транспорта.(4)

Технологические гиганты также вовлечены в водородную гонку. Siemens разрабатывает водородные поезда, которые могут заменить дизельные локомотивы, а Hyundai выпускает водородные грузовики и автобусы, уже работающие в некоторых странах.(5)(6)

Водородные стартапы и инновации

Помимо крупных компаний, на рынок выходят и инновационные стартапы, стремящиеся предложить новые решения в области водородных технологий. Например, компании, занимающиеся разработкой новых методов хранения водорода или более эффективных топливных элементов, могут оказать значительное влияние на будущее отрасли. Эти стартапы привлекают внимание инвесторов и становятся объектами партнёрства с крупными корпорациями, стремящимися ускорить развитие водородных технологий.

Проблемы хранения и транспортировки водорода

Хотя водород и обещает стать ключевым элементом в переходе на чистую энергию, но его широкое использование связано с рядом серьёзных моментов, которые делают это топливо одновременно перспективным и опасным. Один из главных вопросов — это хранение и транспортировка водорода. Несмотря на свою экологичность, водород обладает характеристиками, которые создают сложности на каждом этапе его применения.

Во-первых, как выше уже говорилось, водород — самый лёгкий элемент. В газообразной форме он требует значительного объёма для хранения, что делает его транспортировку не только сложной, но и дорогой. В отличие от традиционных видов топлива, водород нельзя легко хранить в тех же резервуарах — его плотность слишком низкая, чтобы это было эффективно. Этот факт сам по себе делает существующие методы транспортировки газа непригодными для водорода без дополнительных модификаций.

К тому же водород обладает опасным свойством — он не имеет запаха, цвета или вкуса, что делает его утечки крайне трудными для обнаружения без специального оборудования. Это серьёзный риск, так как водород в смеси с кислородом становится взрывоопасным. Даже небольшая утечка в замкнутом пространстве может привести к катастрофическим последствиям, если произойдет воспламенение — искра может вызвать мощный взрыв.

Транспортировка водорода требует значительных вложений в специальные системы хранения и доставки. Сжатие водорода — один из распространённых методов, при котором его хранят под давлением до 700 бар (примерно в 700 раз больше атмосферного давления). Однако это требует дорогостоящего оборудования и специальных резервуаров, которые могут выдерживать такие условия.

Водородная хрупкость — ещё одна проблема: водород может проникать в материалы, из которых сделаны трубопроводы, и разрушать их структуру, вызывая трещины и утечки. Это делает многие существующие трубопроводы непригодными для водорода и требует либо их модернизации, либо замены на более устойчивые материалы.

Другой метод — сжижение водорода, который требует его охлаждения до температуры -253°C. Это огромные затраты энергии и использование специальных криогенных контейнеров для транспортировки. Хотя сжиженный водород легче хранить, его производство и транспортировка на большие расстояния становятся значительно более дорогими из-за сложности процесса охлаждения.

Будущее водорода

Несмотря на эти сложности, водород уже доказал свою жизнеспособность в качестве ключевого элемента энергетического будущего. Водородная гонка только набирает обороты, и победители этой гонки не просто заработают миллиарды, но и изменят глобальный энергетический ландшафт. Кто первым сможет решить проблемы производства, хранения и транспортировки водорода, тот и станет новым лидером мировой энергетики.

Будущее водородной экономики зависит от инноваций, политической воли и масштабных инвестиций. Вопрос не в том, появится ли водород в нашей жизни, а в том, когда это произойдёт и кто будет стоять на вершине этой новой индустрии.

Ссылки:

(1) https://www.eib.org/en/press/all/2021-284-eib-signs-advisory-agreement-with-hydrogen-europe ; https://observatory.clean-hydrogen.europa.eu/eu-policy/eu-hydrogen-strategy-under-eu-green-deal

(2) https://www.shell.com/what-we-do/hydrogen.html

(3) https://www.bp.com/en/global/corporate/what-we-do/hydrogen.html

(4) https://www.businesswire.com/news/home/20230202005434/en/TotalEnergies-and-Air-Liquide-Join-Forces-to-Develop-a-Network-of-Over-100-Hydrogen-Stations-for-Heavy-Duty-Vehicles-in-Europe

(5) https://www.mobility.siemens.com/global/en/portfolio/rolling-stock/commuter-and-regional-trains/mireo/mireo-plus-h.html

(6) https://tech.hyundai-rotem.com/en/green/highlights-of-hyundai-rotems-hydrogen-high-speed-train-technology-vision-at-raillog-korea-2023/