Последние несколько лет в мире набирает популярность использование водорода в качестве чистого источника энергии. По прогнозам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) уже к 2050 году водород сможет покрывать 12% от общего объема глобального энергопотребления. Сегодня многие развитые страны создают крупные производства по добыче водорода. Больше всего водородной энергетике уделяется в странах Европейского союза, однако и Казахстан не остался в стороне, пытаясь занять собственную нишу в производстве чистого топлива.
Ученые по-прежнему в поисках экологически чистых источников энергии. И сегодня уже никого не удивишь гигантскими ветрогенерторами или солнечными панелями, ядерными реакторами и резервуарами с биотопливом. Запасы ископаемых в недрах планеты ограничены, при этом их добыча становится все сложнее, опаснее, вреднее для природы и финансово затратнее.
Возобновляемые источники энергии стали альтернативой углеводородам, но они до сих пор составляют небольшой процент от всего объема производимой энергии в мире. На сегодняшний день, на уголь и природный газ в мире приходится свыше 50% от общего объема. Доля получаемой энергии от гидросооружений составляет - 16 %, ядерной - 10 %. На ветровую и солнечную энергию приходится всего лишь 5 и 2,6 % соответственно.
Больше всего ВИЭ используются в развитых странах Европы, Азии и США, для других же государств "чистое топливо" - недоступная роскошь. Проблема в том, что производство энергии с минимальными выбросами, требует новых технологических решений, серьезных инвестиций и соответственно квалифицированных кадров.
Учитывая начавшийся в 2021 году мировой энергетический кризис, связанный с ростом цен на природный газ, и прерыванием поставок основных энергоносителей, спрос на ВИЭ будет только расти.
Зеленый водород – альтернатива нефти?
"Зеленый" водород (H2) или его еще называют климатически нейтральным водородом, получают методом электролиза воды. Электролиз позволяет разделить молекулы воды на два элемента: кислород и водород. При этом полученный в результате реакции расщепления водород и есть то самое чистое топливо. Ученые считают, что именно оно способно в будущем заменить такие традиционные энергоносители как нефть, газ и уголь.
Однако путь к водородной экономике дело непростое. И в этом вопросе важно определиться с технологией, которая будет использоваться при производстве "зеленого" водорода. Самой собой технология должна позволять производить топливо максимально дешево, но при этом, не нанося ущерба экологии.
Для примера "голубой" водород производят из природного газа, и такое производство нельзя назвать полностью экологически чистым, потому как в атмосферу выделяется углекислый газ. Каждый год на планете производят до 70 миллионов тонн "голубого" водорода, а значит, ни о какой углеродной нейтральности говорить не приходится. Однако в Казахстане по-прежнему добывают лишь "серый" водород (с использованием метана). Он производится таким же методом как "голубой", но с еще большим выделением парниковых газов в окружающую среду.
"Зеленый" водород можно использовать в разных областях, как в промышленности, так и в транспорте. К тому же получать его можно несколькими способами, но только при помощи ВИЭ, в противном случае это топливо не будет экологичным. Например, климатически нейтральный водород можно создавать на гидроэлектростанциях, АЭС, ветровых электростанциях, и даже используя солнечную энергию.
Где будут производить "зеленый" водород в Казахстане?
По планам правительства Казахстана к 2060 году страна должна достичь углеродной нейтральности и использование водорода занимает в этом вопросе ключевое место. Год назад глава государства дал поручение профильному министерству сделать водородную энергетику приоритетной. Президент отметил, что в эту молодую отрасль необходимо привлекать инвестиции, кроме того он подчеркнул, что лично будет следить за развитием водородной индустрии в стране.
Касательно "зеленого" водорода у Казахстана большие планы. Страна планирует не только производить экологически чистое топливо для внутреннего рынка, но и экспортировать. Все это означает, что речь идет о миллионах тонн, производимых в годовом объеме.
Потенциал развития зеленой водородной отрасли в республике довольно высокий, в Казахстане есть обширные территории, где можно сооружать ветровые станции, которые будут участвовать в производстве чистого водорода. К тому же в центральной, северной и западной частях страны круглый год дуют стабильные и сильные ветра. По данным Мининдустрии, в общем возможности Казахстана по производству ветровой энергии оцениваются почти в 1 триллион кВтч. Помимо этого в южных и западных регионах можно развивать солнечную энергетику, а это еще один источник получения «зеленого» водорода. По самым смелым прогнозам у республики есть все шансы войти в 10-ку мировых производителей чистого топлива.
Похоже, что в Казахстане решили использовать возможности климата (силу ветра и энергию солнца), направив их в полезное русло. Так в стране планируется строительство крупнейшего в Азии завода, на котором будут производить "зеленый" водород. Местом будущего производства станет Мангистауская область. Правда проект будет реализовывается совместно с немецкими и шведскими инвесторами. Завод подразумевает возведение ветровых электрогенераторов, а также солнечных электростанций. По планам этих мощностей будет достаточно чтобы выдавать до двух миллионов тонн зеленого водорода ежегодно. Однако на строительство и запуск такого серьезного производства потребуется несколько лет.
Помимо производств, в Казахстане запанировано строительство автозаправочных станций на водороде. Проект также будет запускаться совместно с европейским коллегами, но уже из Франции. Кстати, инвесторы из Италии уже в 2022 году готовы запустить пилотный проект по получению зеленого водорода в ЗКО.
Совсем недавно в стране был образован специальный альянс по зеленому водороду. В него вошли не только казахстанские технологические компании, но и европейские. Цель объединения - совместно развивать технологии по производству зеленого водорода в республике, а также обмениваться передовыми идеями в области зеленой экономики.
Что еще важно учесть при производстве водорода?
Еще один важный вопрос в использовании зеленого водорода – это его хранение и транспортировка. Для производителя водорода важно иметь крупные резервуары для его хранения. К тому же нужно будет определиться с тем, это будет газообразная форма или сжиженная. Проблема в том, что традиционные трубопроводы, которые используются при экспорте метана не подойдут для транспортировки водорода. Еще одна особенность водорода - он очень огнеопасен на воздухе, а значит, техника безопасности на водородных производствах должна быть почти на уровне АЭС.
Сегодня не смотря на то, что популярность чистого водорода растет по всему миру, себестоимость его «добычи» по-прежнему очень высока. Сей факт пока не дает возможности хоть сколько-либо рассуждать о реальных выгодах от его производства. Но как считают эксперты в будущем с упрощением технологий, затраты на получение зеленого водорода снизятся на столько, что он сможет конкурировать по цене с газом и нефтью.
Что остается делать таким странам как Казахстан сейчас? Главное, как отмечают международные эксперты, как можно скорее налаживать инфраструктуру, подходящую под развитие зеленой энергетики. В первую очередь увеличивать долю ВИЭ (солнце и ветер) в общем объеме производимой электроэнергии в стране, как известно пока этот показатель не превышает 4% при это несмотря на то, что ежегодно демонстрирует рост. В будущем именно мощности ВИЭ будут главной платформой для развития зеленой водородной энергосистемы.
Учитывая мировой энергетический кризис, можно предположить, что водородная гонка продолжится в ближайшее десятилетие, и Казахстану нужно не упустить возможность занять эту нишу. Особенно это становится актуальным сейчас, когда республика испытывает проблемы с каналами экспорта своих энергоносителей в Европу.