Вы тут

Эра вадароду. Якую новую альтэрнатыву нафце і газу знайшлі ў свеце?


Часопіс Масачусецкага тэхналагічнага інстытута MІT Tесhnоlоgу выпусціў штогадовы спіс з дзесяці тэхналогій, якія будуць развівацца сёлета і кардынальна зменяць свет у будучыні. Сярод глабальнага топ-10 — вадародная энергетыка. Навукоўцы назвалі гэтую тэхналогію надзвычай перспектыўнай. На думку экспертаў, вадарод — належная альтэрнатыва выкапнёваму паліву. Ён гарыць і не выдзяляе пры гэтым вуглякіслага газу. Вадарод энергаёмісты, добра назапашвае энергію з аднаўляльных крыніц, і з яго магчыма вырабляць вадкае сінтэтычнае паліва, якое паспяхова замяняе бензін і дызель. Калі ж наступіць «эра вадароду»?


pixabay.com

Без слядоў

Галоўная праблема любой выкапнёвай крыніцы энергіі — абмежаванасць аб'ёмаў. Рана ці позна скончацца і нафта, і газ, і вугаль. Існуючыя аднаўляльныя крыніцы энергіі — вецер, сонца і вада — пакуль не могуць у дастатковай ступені замяніць вуглевадароды. А вось вадарод, як сцвярджаюць эксперты, можа. Ён практычна не сустракаецца на Зямлі ў чыстым выглядзе, аднак яго можна сінтэзаваць з многіх распаўсюджаных рэсурсаў: вады, метану, каменнага вугалю, біямасы, багавіння і нават смецця, паведаміла lеntа.ru.

Вадарод навучыліся атрымліваць яшчэ ў пачатку ХІХ стагоддзя, але да канца мінулага стагоддзя паўсюдна выкарыстоўваць яго ў якасці ўстойлівай крыніцы энергіі было немагчыма. Газагенератарныя ўстаноўкі былі масіўнымі і патрабавалі паліва для работы. Другая праблема — такі працэс нельга назваць чыстым, паколькі газагенератары пакідаюць вугляродны след.

Важны крок да ператварэння вадароду ў распаўсюджаную крыніцу энергіі адбыўся у 1959 годзе: амерыканская кампанія Аllіs-Сhаlmеrs Mаnufасturіng Соmраnу стварыла трактар з сілавой устаноўкай, якая працавала на так званых паліўных элементах. Прынцып яе работы быў просты: назапашаны ў балонах вадарод уступаў у хімічную рэакцыю з кіслародам, у выніку чаго выдзялялася электрычнасць, якая сілкавала электраматор. Акрамя гэтага, паліўныя элементы выдзялялі ў атмасферу пабочныя прадукты, бясшкодныя для навакольнага асяроддзя, — цяпло і вадзяную пару.

Паліўныя элементы можна выкарыстоўваць для атрымання электраэнергіі ў прамысловых маштабах, а цяпло, якое выдзяляецца ў працэсе рэакцыі, — для абагрэву будынкаў. Акрамя таго, яны значна кампактней газагенератарнай устаноўкі, таму іх можна ўсталяваць на борце любых транспартных сродкаў. Тэарэтычна паліўныя элементы могуць зрабіць вадарод асновай паліўна-энергетычнага комплексу (ТЭК), але для гэтага трэба вырашыць дзве праблемы.

Першая — вугляродны след пры атрыманні вадароду. Паліўныя элементы забяспечваюць нулявы выкід толькі ў працэсе атрымання электрычнасці, але для іх работы патрэбен вадарод. Гэтую праблему можна вырашыць з дапамогай электролізу вады: пад уздзеяннем току дыстыляваная вада распадаецца на кісларод і вадарод. Працэс наогул можа быць замкнёным: электрычнасць, якая атрымана ў паліўных элементах, выкарыстоўваецца ў тым ліку для атрымання H2.

Пры гэтым вадарод, атрыманы шляхам электролізу, яшчэ і падраздзяляюць на «жоўты» і «зялёны»: для вытворчасці першага выкарыстоўваецца атамная энергія, другога — аднаўляльныя крыніцы.

Пакуль задорага

Другая сур'ёзная перашкода на шляху паўсюднага ўкаранення паліўных элементаў — іх высокі кошт. На мяжы ХХ і ХХІ стагоддзяў свае аўтамабілі на паліўных элементах паказалі BMW, Gеnеrаl Mоtоrs, Hоndа, Hуundаі, Tоуоtа і нават «АўтаВАЗ», але аб серыйнай вытворчасці гаворкі яшчэ не ішло. У 2008 годзе Hоndа выпусціла невялікую партыю седанаў FСХ Сlаrіtу з вадароднымі паліўнымі элементамі, якую здавалі ў лізінг (адначасова і арэнда, і аналаг мэтавага крэдыту) у Каліфорніі за 600 долараў у месяц. Пры гэтым вытворчасць кожнага аўтамабіля абыходзілася Hоndа ў мільён долараў.

У 2014 годзе Tоуоtа пачала продаж Mіrаі — першага ў свеце серыйнага аўтамабіля на вадародных паліўных элементах. Праз два гады ў продаж паступіла другое пакаленне Hоndа FСХ Сlаrіtу, але аб'ёмы продажаў заставаліся сціплымі. Tоуоtа за ўвесь час вытворчасці рэалізавала каля дзесяці тысяч Mіrаі, адзначыла lеntа.ru.

Паралельна паліўныя элементы пачалі выкарыстоўваць і ў іншых відах транспарту. У 2017 годзе ў Германіі на маршрут выйшаў пасажырскі цягнік на вадародных паліўных элементах Соrаdіа іLіnt. Прычым працуе ён на лініях, якія не электрыфікаваныя, — цягнік на паліўных элементах замяніў дызельныя цеплавозы. З 2008 года па Альстэры, прытоку Эльбы, ходзяць судны на вадародных паліўных элементах.

Існуюць і прататыпы самалётаў з аналагічнымі сілавымі ўстаноўкамі. Аднак і Tоуоtа, і іншыя вытворцы ўпэўненыя, што ў найбліжэйшай будучыні сабекошт аўтамабіляў на паліўных элементах будзе не вышэйшы, чым у машын з рухавіком унутранага згарання. У 2020 годзе японскі аўтагігант прадставіў другое пакаленне мадэлі і плануе павялічыць продажы ў дзесяць разоў.

Адразу некалькі гульцоў уключыліся ў барацьбу за рынак цяжкіх грузавікоў на паліўных элементах. Hуundаі ў рамках праграмы Hуdrоgеn Mоbіlіtу да 2025 года плануе паставіць кліентам у Еўропе 1600 грузавікоў на паліўных элементах. Tоуоtа сумесна з Kеnwоrth пачала выпрабаванні вадароднага грузавіка яшчэ ў 2017-м, а праз два гады паставіла некалькі машын у порт Лос-Анджэлеса. Нарэшце, адным з галоўных генератараў навін стаў амерыканскі стартап Nіkоlа, які займаецца распрацоўкай грузавікоў на паліўных элементах. Кампанія абяцала пачаць іх вытворчасць да 2023 года.

unsplash.com

Зялёны пакт

Даследчы цэнтр Blооmbеrg Nеw Еnеrgу Fіnаnсе (BNЕF) ацэньвае ўсе праекты, якія рэалізоўваюцца сёння ў галіне вадароднай энергетыкі, у суму звыш 90 мільярдаў долараў. Галоўным ініцыятарам пераходу на H2 выступаюць краіны Вялікай сямёркі, якія ў 2015 годзе, яшчэ да падпісання Парыжскага пагаднення, дамовіліся цалкам пазбавіцца ад выкапнёвага паліва да канца стагоддзя. Еўрасаюз яшчэ больш аптымістычны: у 2019-м быў прыняты «Зялёны пакт для Еўропы» (Thе Еurореаn Grееn Dеаl), згодна з якім ЕС павінен дамагчыся нулявога выкіду парніковых газаў і адмовы ад выкапнёвых крыніц энергіі ўжо да 2050-га. Асаблівую ролю ў яго рэалізацыі павінен адыграць вадарод.

У ліпені мінулага года Еўракамісія прадставіла «Вадародную стратэгію для кліматычна нейтральнай Еўропы». Яна прадугледжвае канкрэтныя крокі па развіцці вадароднай энергетыкі. Прыярытэтным кірункам стане менавіта «зялёны» вадарод. Але на першым этапе, каб хутчэй паменшыць выкіды парніковых газаў, будзе выкарыстоўвацца і нізкавугляродзісты вадарод — выраблены на аснове выкапнёвага паліва, напрыклад каменнага вугалю, але з улоўліваннем вугляроду.

Да 2030 года, паводле стратэгіі, на тэрыторыі Еўрасаюза будуць працаваць электралізеры сумарнай магутнасцю 40 ГВт для вытворчасці «зялёнага» вадароду, а яшчэ 40 ГВт будуць вырабляць электралізеры ў суседніх краінах для экспарту вадароду ў ЕС. Вытворчасць дасягне 10 мільёнаў тон. Паводле ацэнак ЕК, да 2050 года адпаведныя праекты ў Еўропе запатрабуюць ад 180 да 470 мільярдаў еўра інвестыцый. Пакуль жа на энергію на базе вадароду прыпадае менш чым адзін працэнт ад аб'ёму ўсяго энергаспажывання ў Еўрасаюзе.

unsplash.com

Праект на $2,5 трыльёна

Не менш амбіцыйныя планы ў Паднябеснай: у краіне спадзяюцца, што да 2040-га вадарод будзе складаць 10 працэнтаў усёй кітайскай энергасістэмы. На працягу доўгіх гадоў КНР была сусветным лідарам адпаведнай вытворчасці і займала каля адной траціны сусветнага рынку. Але гаворка ідзе пра энерганосьбіт, які атрымліваюць з вугалю і нафты без улоўлівання вугляроду. Гэта прыводзіць да таго, што кошт кілаграма Н2 у Кітаі адзін з самых нізкіх у свеце — каля 9 юаняў (1,15 еўра). Для параўнання: арыенціровачны кошт выкапнёвага вадароду ў ЕС сёння складае каля 1,5 еўра за кілаграм.

Суседзі — Паўднёвая Карэя і Японія — таксама маюць намер развіваць перспектыўную індустрыю. Першая плануе наладзіць вытворчасць паліўных ячэек агульнай магутнасцю
40 ГВт, а таксама выпусціць больш за 6 мільёнаў вадародных аўтамабіляў да 2040 года. Другая ўжо пабудавала «зялёную» вадародную фабрыку ў Фукусіме, адну з найбуйнейшых у свеце.

А Саудаўская Аравія пры тэхналагічнай падтрымцы амерыканскай кампаніі Аіr Рrоduсts будуе ў сваім «горадзе будучыні» Неоме гіганцкую «зялёную» электролізную ўстаноўку коштам 5 мільярдаў долараў і прадукцыйнасцю 650 тон Н2 у суткі.

Верагодна, найбуйнейшы вадародны праект сучаснасці рэалізуецца цяпер у Аўстраліі. У Азіяцкім хабе аднаўляльнай энергіі, што ў горнапрамысловым цэнтры Пілбара, будуюцца сонечныя і ветравыя электрастанцыі агульнай плошчай 6,5 тысячы квадратных кіламетраў. Праект коштам 16 мільярдаў долараў плануецца запусціць у 2027-м.

Паводле ацэнак BоfА Sесurіtіеs, да 2050 года кошт сусветнага рынку «зялёнага» вадароду складзе 2,5 трыльёна долараў. Акрамя таго, будзе створана не менш за 30 мільёнаў працоўных месцаў. Аднак не ўсе падзяляюць такія аптымістычныя прагнозы. Аналітыкі з Rуstаd Еnеrgу лічаць, што да вадароднага трыумфу ў энергетыцы яшчэ далёка: толькі палова з запушчаных у свеце «зялёных» вадародных праектаў будзе рэалізаваная да 2035 года. Пры гэтым пераважнай большасці з іх спатрэбіцца дзяржпадтрымка.

Акрамя таго, што чыстая вадародная энергетыка патрабуе велізарных капіталаўкладанняў, існуе праблема, звязаная з недахопам ключавой сыравіны — чыстай вады. Таксама незразумела, што рабіць з транспарціроўкай вадароду. Цяпер асноўныя аб'ёмы гэтага паліва перавозяцца марскімі танкерамі, але праблема заключаецца ў выкіпанні прадукту, нават нягледзячы на выкарыстанне сістэм астуджэння. Істотна танней дастаўляць вадарод па трубах, аднак запускаць яго ў дзеючыя газатранспартныя сістэмы можна толькі ў сумесі з прыродным газам, што азначае дадатковыя выдаткі на выманне.

Еўракамісія прызнае, што чысты і нізкавугляродны вадарод яшчэ доўга будзе значна даражэйшы за прадукт, атрыманы з выкапнёвых крыніц энергіі. З добрых навін: за апошнія пяць гадоў кошт тэхналогіі электролізу знізіўся на 40 працэнтаў і працягвае зніжацца. BlооmbеrgNЕF прагназуе, што да 2050 года «зялёны» вадарод пры кошце долар за кілаграм стане больш выгаднейшы за газ на сусветных рынках і зможа канкурыраваць з самым танным вугалем.

Ёсць перспектывы ў гэтым кірунку і ў нашай краіны. Дырэктар Інстытута энергетыкі Нацыянальнай акадэміі навук Антон Брынь сярод напрамкаў, якія можна будзе развіваць у краіне дзякую-
чы запуску Беларускай АЭС, назваў магчымасць выпрацоўваць вадарод.

Захар БУРАК

Выбар рэдакцыі

Грамадства

7 вершаў, напісаных на франтах Вялікай Айчыннай

7 вершаў, напісаных на франтах Вялікай Айчыннай

«І на кожным кургане, быццам яблыню, песню сваю пасаджу»

У свеце

Куды разбегліся нацысты пасля Вялікай Айчыннай вайны?

Куды разбегліся нацысты пасля Вялікай Айчыннай вайны?

Вялікая Айчынная скончылася 76 гадоў таму, але дагэтуль па ўсім свеце ўсё яшчэ знаходзяць і судзяць непакараных нацыстаў. 

Спорт

Аляксей Талай: Я сабе паблажак не даю

Аляксей Талай: Я сабе паблажак не даю

Чорны пояс па таэквандо і светлы шлях па жыцці плыўца-параалімпійца.