Страны ЕС активно работают над проектами по производству экологически чистого – «зеленого» – водорода в целях декарбонизации и попытках преодолеть зависимость от российского газа. В конце октября в ходе официального визита президента Европейского совета Шарля Мишеля между Казахстаном и европейской группой компаний Svevind Energy подписано соглашение о создании в Мангистауской области комплекса по производству «зелёного» водорода. Ожидается, что проект, оцениваемый в 50 млрд долларов, на полную мощность будет реализован к 2032 году. Ведутся переговоры о привлечении финансовых партнеров для долгосрочных инвестиций.
Предполагается строительство возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как ветряные и солнечные установки общей мощностью около 40 ГВт. Вырабатываемой ими энергией будет снабжаться расположенный вблизи порта Курык на побережье Каспийского моря опреснительный завод, на котором будет ежегодно производиться 2 млн тонн водорода путем электролиза воды (1/5 планируемого ЕС к 2030 году импорта «зеленого» водорода).
Водород (а также его производные, в частности аммиак) пойдет на экспорт на самые крупные и перспективные рынки водорода – Европу и Китай. Реализация проекта выведет Казахстан в мировые лидеры производителей «зеленого» водорода. Таковы планы.
Однако насколько они реальны? Самыми распространенными промышленными методами получения водорода являются электролиз воды и конверсия углеводородов, в основном метана. Электролиз – наиболее энергоемкий способ промышленного производства водорода. Так, по данным немецкой компании BASF, различие в энергоемкости получения 1 куб. м водорода методами конверсии метана («голубой» водород, требующий использования технологий улавливания углерода или его окиси и двуокиси) и экологически чистым электролизом на основе ВИЭ достигает почти десятикратных значений.
Несмотря на то, что
технологии электролиза дороги, ЕС, исходя из «зеленой»» повестки дня, делает ставку на водород, получаемый именно электролизом воды. Для сокращения издержек производства водорода этим методом и компенсации неравномерности производства электроэнергии, вырабатываемой ВИЭ, инвесторы намерены использовать «эффект масштаба». Для этого ставится задача строительства ВИЭ общей мощностью 40 ГВт, что почти вдвое превысит всю располагаемую мощность республики, планируемую к 2027 году.
Для создания такой мощности от Svevind Energy потребуются беспрецедентные для казахстанской энергетики капитальные вложения. К примеру, для строительства существующих в Казахстане 1,7 ГВт возобновляемой энергетики за последние лет шесть потребовалось инвестировать более 1,8 млрд долларов. По-видимому, планируемые мощности ВИЭ закладываются в предположении, что стоимость производимой ими энергии будет снижаться.
В действительности идет обратный процесс. По словам главы аналитического отдела Bloomberg NEF Альберта Чунга, «глобальный кризис сырьевых товаров создал новые проблемы для сектора чистой энергетики, повысив затраты на основные технологии, такие как солнечные модули, ветряные турбины и аккумуляторные батареи».
Инфляция и дефицит сырья создают проблемы для промышленности ВИЭ, обращая вспять падавшую было кривую затрат на их производство. В частности, в 2021 году эти затраты выросли на 27%! Сюда же следует добавить и такую составляющую, как растущую стоимость электролизеров, использующих драгоценные металлы в качестве катализаторов.
Таким образом, затраты на ветровую и солнечную энергию растут, а это означает, что стоимость производства «зеленого» водорода также растет, снижая его рентабельность. В настоящее время на
природный газ приходится 3/4 ежегодного производства водорода, составляющего около 70 млн тонн из-за низкой рентабельности электролизом воды. За счет ВИЭ в мире производят только 2% водорода, остальное – около
95% – путем парового риформинга метана.
Кроме того, значительная часть технологических процессов, обеспечивающих производство «чистой» электроэнергии ВИЭ (к примеру, добыча редкоземельных металлов, необходимых для изготовления оборудования ВИЭ), экологически грязная. Она просто локализована за пределами ЕС – в развивающихся странах, и потому действующее «чистое» производство электроэнергии ВИЭ весьма относительно и не является решением этой глобальной проблемы.
В Казахстане существует и еще одно ограничение – проблемы с пресной водой, в особенности в Мангистауской области. Так, согласно прогнозу Евразийского банка развития (ЕАБР), ресурсы пресной воды в Казахстане будут сокращаться, и в маловодные годы возможен ее дефицит. Вероятно, поэтому инвесторы ориентируются на воду Каспия. Однако дополнительные расходы на очистку морской воды ведут к повышению издержек производства «зеленого» водорода. И это понятно. По оценкам специалистов, для производства одной тонны очищенной воды, при существующих технологиях очистки, необходимо около двух тонн загрязненной. Таким образом, на получение одной тонны «электролизного» водорода потребуется (с учетом потерь) около 20 тонн воды.
К числу проблем водородной энергетики относится также необходимость создания технологий хранения и транспортировки крупных объемов водорода на большие расстояния. В частности, это связано не только с охрупчиванием металла, находящегося в длительном контакте с водородом, но и со сложностью (из-за низкой плотности водорода, который примерно в 10 раз легче природного газа) организации непрерывного сжатия чистого водорода до больших давлений центробежными нагнетателями, как это делается при транспортировке природного газа.
Для транспортировки водорода потребуется либо создание специализированной магистральной сети, либо использование существующей сети для транспортировки метано-водородной смеси (т. е. природного газа, обогащенного водородом до 30% объема) с последующим разделением этих двух газов уже на выходе из трубы. Оба варианта ведут к значительному удорожанию водорода.
Перевозка жидкого водорода – еще более дорогое удовольствие: чрезвычайно низкая температура (если температура кипения жидкого метана -164°C, то жидкого водорода -253°C) и высокая взрывоопасность водорода наряду с большими потерями при сжижении и регазификации обуславливают необходимость создания дополнительной инфраструктуры. Поэтому основные объемы экспортируемого водорода будут, очевидно, поставляться по трубопроводам.
Безусловно, «зеленый» водород в качестве энергоносителя может заменить ископаемое топливо и в этом отношении имеет большие перспективы. Но, учитывая ситуацию с все более погружающейся в рецессию экономикой Евросоюза, вынуждающую его отказываться от зеленой энергетики и возвращаться к традиционной, в обозримом будущем такие перспективы окажутся в основном теоретическими.
Для того чтобы сделать возможным крупномасштабное производство «зеленого» водорода, необходимо существенное снижение цен и большая поддержка со стороны правительств. Таким образом, пока большая часть глобальных, страновых и технологических факторов не благоприятствует данному проекту развития водородной энергетики, он обречен стать очередными Нью-Васюками.
