igor_piterskiy (igor_piterskiy) wrote,
igor_piterskiy
igor_piterskiy

Category:

Водородная стратегия в никуда.



Европейская комиссия представила свою водородную стратегию в июле 2020-го года. Она убеждена, что можно будет сделать «чистый» водород жизнеспособным решением для климатически нейтральной экономики и построить в ЕС динамичную цепочку ценности для этого ресурса. Она даже убеждена, что может сделать это в течение следующих пяти лет. Европейская комиссия убеждена, что «с 2025-го по 2030-й год водород должен стать неотъемлемой частью нашей интегрированной энергетической системы с не менее чем 40 ГВт водородных электролизеров на возобновляемыой энергии и производством в ЕС до 10 миллионов тонн возобновляемого водорода». К 2030-му году водород, производимый с помощью возобновляемых источников энергии, должен использоваться по всему ЕС. В этом Еврокомиссия следует примеру Германии, которая месяцем ранее приступила к реализации своей водородной стратегии. Комиссия знает, что это будет противоречить рыночным законам, и поэтому предлагает организовать цепочку ценности, создавая спрос на водород, которого в настоящее время не существует; для этого потребуется «поддерживающая структура», то есть политическое навязывание рынку.

ЛОЖНОЕ РЕШЕНИЕ РЕАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМЫ

Более 40 лет ЕС продвигает возобновляемые источники энергии, сначала поддерживая разработку новых технологий, с 2001-го года законодательно обязывая производить возобновляемую электроэнергию, а с 2009-го года - также и другие виды возобновляемой энергии. С 2000-го года ЕС и государства-члены потратили более 1 триллиона евро, чтобы удовлетворить за счет энергии ветра и солнца 2.5% своего спроса на первичную энергию. Сейчас цель - достичь 100% к 2050-му году. Несмотря на высокие темпы развития в 2008-2015 годах, инвестиции в возобновляемую электроэнергию в ЕС недостаточны для этого. Но некоторые государства-члены продолжают безудержно стремиться выполнить это мертворожденное решение. Напомним также, что для ЕС возобновляемая энергия - это практически энергия ветра и солнца. Для них гидроэнергетика, которая является постоянным, контролируемым, экономичным и чистым возобновляемым источником энергии, и которая активно расширялась в 50-х годах - это табу. Производство ветровой и солнечной энергии по своей природе прерывисто, в случае недостаточного спроса приходится платить за утилизацию излишков, и эти затраты несут все потребители, в частности, бытовые потребители.

Следовательно, хранение этого избытка электроэнергии является очень желательным, но утопические обещания, данные политиками и некоторыми промышленниками в отношении батарей, не выполняются и не будут выполняться как по внутренним причинам, связанным с электрохимией, но также и в связи с геополитикой, потому что Китай контролирует поставки батарей посредством своей удушающей хватки на рынке редких земель. Остается решение преобразовать электроэнергию, которая не нужна рынку, в водород. Это обоснование стратегии: найти решение проблемы прерывистости ветровой и солнечной электроэнергии.

ОЧЕНЬ НЕЭФФЕКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ

Преобразование этого нежелательного избытка электроэнергии в водород будет осуществляться путем электролиза воды с последующим ее использованием в качестве топлива или преобразованием обратно в электричество в топливных элементах. Это чудо: чистое электричество производит чистое топливо, которое производит только воду, когда оно потребляется. В качестве бонуса это будет альтернативой электромобилям, если другая навязанная стратегия не сработает! Заметим, что Германия, Япония, Южная Корея и даже Россия только что объявили о крупных инвестициях в водородную мобильность, чтобы не слишком зависеть от редкоземельных элементов и китайских батарей. Энтузиазм на пике: поезда, корабли и даже самолеты будут работать на водороде. Они еще не думали о велосипедах и самокатах, работающих на водороде, но скоро они это сделают!

Это выходит далеко за рамки утопии биотоплива в начале 2000-х годов, навязанной ЕС вопреки здравому смыслу и научным данным, последствия провала которой остаются хорошо скрытыми. В 2008-м году ЕС постановил, что к 2020-м году производство биотоплива для транспорта должно составлять минимум 10% от общего объема, но в 2018-м году тот же ЕС решил перейти от «минимума» к «максимуму». Они не могли запретить биотопливо, несмотря на негативное воздействие на окружающую среду, потому что их директива от 2008-го года побудила промышленников инвестировать в этот сектор. Поэтому мы продолжаем субсидировать вредное для окружающей среды производство. С новой водородной стратегией мы движемся к такому же провалу и к такой же растрате субсидий, потому что она совершенно неэффективна с точки зрения энергетики.

Вот предлагаемый механизм:

1. Производите прерывистую и, следовательно, иногда избыточную электроэнергию, используя энергию ветра и солнца.

2. Преобразуйте это электричество в водород путем электролиза воды.

3. Сжимайте или сжижайте водород для его хранения и транспортировки.

4. Используйте водород для производства электричества.

Ни один из этих шагов не требует новых технологий, для их реализации нужны только инвестиции. Но промышленные химические процессы никогда не бывают эффективными на 100%. Шаг 2 в лучшем случае эффективен на 80%, а шаг 3 - на 70%. Шаг 4 с топливными элементами, дорогостоящей технологией, которая еще не используется массово, несмотря на 30-летнюю общественную поддержку в ЕС и США, сегодня эффективен на 50%. Таким образом, эффективность всего процесса составляет 0.80 x 0.70 x 0.50 = 0,28. Из всей энергии, производимой ветряными турбинами или солнечными батареями, не остается даже 30%. Такой процесс совершенно неэффективен и поэтому без субсидий не будет иметь промышленного применения. Неэффективность, конечно, выражается в более высоких затратах.

ДАВНЯЯ МЕЧТА

Водород - увлекательная тема, и поэтому не стоит удивляться тому, что ее изучали десятилетиями. Первое упоминание о водороде, которое я нашел, относится к 1972-му году, то есть еще до первого нефтяного кризиса. Это был отчет Исследовательского центра Европейской комиссии. Во времена энтузиазма в отношении ядерной энергетики идея заключалась в использовании высокотемпературных ядерных реакторов для разрушения молекулы воды. Это все еще возможно при использовании очень высокотемпературного реактора (VHTR), и может однажды стать решением, но мы от этого далеки. Более того, учитывая антиядерные настроения в ЕС, если это и станет экономической реальностью, то за пределами ЕС.

В длинной статье Джорджио Беги, сотрудника Исследовательского центра Европейской комиссии, опубликованной в «Бельгийском инженерном журнале» 1979-го года (№ 2, стр. 11), представлены захватывающие возможности, которые водород может предоставить современному обществу. Учтите, что в то время еще не было политики в отношении изменения климата. Этот сотрудник ЕС объяснял, что «связь между двигателями внутреннего сгорания и водородом в качестве топлива восходит к давним временам, почти к истокам разработки двигателей. Хотя промышленных применений не было, первые изобретатели и специалисты, работавшие над двигателями, включали водород в свои исследования: в 19-м веке уже было несколько таких примеров, и уже в 1854-м году велись разговоры о патентах на двигатели, способные работать на водороде». Беги тогда подкрепил научными аргументами те же обещания, что и сейчас, с теми же условиями. Я процитирую только одно предложение, которое говорит само за себя: «Для воздушного транспорта перспективы очень обнадеживающие, и удельная энергия на единицу веса, интересный параметр в данном случае, для водорода намного выше, чем для других возможных решений. Экспериментальные реализации можно ожидать в 1990-е годы.”

Когда я отвечал за превращение угля в жидкость (для производства химического сырья и бензина) - потому что мы были напуганы приближающимся концом нефти! - я много работал по теме водорода, важного элемента для производства синтетического топлива. Затем, с падением цен на нефть, мечта о водороде угасла, но не исчезла полностью.

Она возродилась с новой силой в 2003-м году, когда президент США Джордж Буш и президент Европейской комиссии Романо Проди подписали соглашение о сотрудничестве в области развития водородной экономики, сопровождаемое соглашением о сотрудничестве в области топливных элементов. В пресс-релизе было объявлено : «Водород и топливные элементы... являются ключом к достижению цели ЕС по замене 20% автомобильного топлива на альтернативные виды к 2020-му году, включая водород». 16-17 июня 2003-го года 450 делегатов-энтузиастов приняли участие в конференции США-ЕС. Но политиков не волнует химия, для них если есть воля, то должен быть и результат. Но как насчет водорода? Политическая пропаганда, мечты и ничего больше.

ВОДОРОД - КРАЕУГОЛЬНЫЙ КАМЕНЬ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Водорода в природе не существует (есть лишь незначительные запасы). Поэтому он должен быть произведен химической промышленностью. Это химическое вещество производится из природного газа в ходе широко распространенного во всем мире процесса, называемого «паровая конверсия». Пар реагирует с метаном с образованием водорода и CO2. В результате этой реакции производится 85% мирового водорода. CH4 + 2 H2O ➔ 4 H2 + CO2. Остальные 15% в основном являются побочным продуктом производства хлора и соды при электролизе хлорида натрия (NaCl).

Эта молекула чрезвычайно важна в нефтехимической и смежных отраслях химической промышленности, она используется для удаления серы из сырой нефти для производства для транспортной системы топлива, не содержащего серы. Но в основном она используется для получения аммиака, который нужен при производстве удобрений. С ростом населения мира потребность в водороде для производства сельскохозяйственных удобрений будет расти вместе с потребностями в продовольствии. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), экономики ЕС в настоящее время используют в десять раз больше удобрений на душу населения, чем развивающиеся страны. Это показывает огромный потенциал роста производства водорода во всем мире. Эта базовая молекула, которая уже пользуется большим спросом и будет пользоваться еще большим. Благодаря реальному сюрпризу в геополитике энергетики, глобальный рынок природного газа становится все более конкурентным и гибким, что ведет к снижению его цены. Следовательно, мы должны ожидать снижения цен производителей на водород, потому что первичный продукт будет дешевле, и потому что рынок расширяется.

Какой бы ни была политика ЕС, водород будет производиться во всем мире по более дешевой технологии, то есть с использованием доступного и дешевого природного газа. Поскольку на открытом рынке продукт может иметь только одну цену, «возобновляемый» водород необходимо будет субсидировать до тех пор, пока будет доступен природный газ, то есть как минимум в течение столетия. Конечно, некоторые отрасли промышленности ЕС получат выгоду от водородной стратегии (понимайте это как манипулирование рынком с помощью политики), как это делали другие в эпоху биотоплива; они выиграют от гарантированных цен и "зеленого" имиджа, конечно, за счет налогоплательщиков/потребителей. Поэтому неудивительно, что 10-го марта этого года они вступили в союз с Европейской комиссией, как это сделали другие в отношении батарей и биотоплива.

Более того, водород необходим для нефтехимии, но не для энергетики, тем более что субсидируемый водород будет производиться с использованием энергии. Поэтому, если вы не хотите создать обширный рынок контрабанды, водород должен использоваться в химии, а не в качестве топлива, поскольку очевидно, что он имеет гораздо большую ценность как химическое сырье, чем как топливо. Сжигать водород для получения энергии, если он был произведен с помощью энергии - все равно что согреваться, сжигая сумочки Louis Vuitton. Любой произведенный водород неизбежно должен идти в химию, а не в автомобили.

Допустимо, когда об этом думает богатый ЕС, но когда Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) говорит о «стратегической возможности озеленить восстановление мировой экономики» - это неприемлемо для международного учреждения, которое хорошо знает, что только 35% африканцев подключены к электросети; необходимо срочно электрифицировать Африку, а не производить водород при таком дефиците электроэнергии. Это абсурдно, недостойно, это неприемлимо с этической точки зрения.

Сообщается, что российский "Газпром" исследует термический пиролиз метана. Они объявили (хотя об этом много предположений и очень мало научной литературы), что могут разделять водород и углерод благодаря использованию плазмы. Если процесс не производит CO2, он будет производить технический углерод, который вряд ли найдет сбыт, если производство водорода будет увеличиваться. Но остается неспоримым фактом то, о чем мы заявили в начале: умножение неэффективных процессов приводит к общей неэффективности. Общепризнанная цель «Газпрома» - снизить выбросы CO2 от сжигания газа, который они хотят продавать Германии, путем добавления в газопровод водорода. Делая это, они уменьшат теплотворную способность продаваемого газа, потому что теплотворная способность метана выше, чем у водорода, и все это для ограниченного сокращения выбросов CO2, поскольку существует множество причин, по которым нельзя впрыскивать слишком большие количества водорода (читал, что практически можно добавлять процентов до 15 водорода, т.е. эффект будет почти нулевой). В любом случае этого не произойдет, потому что привело бы к смешиванию продукта с высокой добавленной стоимостью (полученного из метана!) с дешевым метаном. Это было бы похоже на добавление Clos Vougeot к дешевому вину, чтобы последнее лучше продавалось.

Часто в жизни, сделав одну глупость, мы делаем другую, чтобы скрыть первую. Вот что происходит с водородом. Ужасно видеть "зеленое" упрямство и индоктринацию, от которых страдают европейские политики.

Ученые и инженеры всегда должны быть открыты для новых решений и верить в технический прогресс. Для существующего процесса все еще можно немного повысить эффективность и, следовательно, получить экономию. Но в случае с водородом мы так давно в курсе всего круга вопросов, что оптимистическая вера в резкое повышение эффективности не является признаком мудрости. ЕС обещает в этой области не более, чем потратить деньги налогоплательщиков на решение, которое никому в мире не нужно.


Мой перевод из Hydrogen strategy to nowhere.

Автор - химик с докторской степенью и огромным опытом работы в области энергетики.

Еще по теме: Идиотский ответ на глобальное потепление: водород

Tags: ЕС, технологии, экология
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 11 comments

Recent Posts from This Journal