Будущее энергетики: водородные хабы и «фабрика» углеводородов
23.05.2024
Вторая беседа специального корреспондента «Интерфакса» Вячеслава Терехова с академиком РАН Михаилом Федонкиным посвящена проблеме использования водорода и его соотношению с углеводородами, которые, как предполагают учёные, могут быть возобновляемыми.
Как и в чём хранить извлечённый водород?
— В предыдущей беседе мы говорили о проблеме поиска залежей водорода, и есть ли они. Выяснили, что науке известно, где его искать и как он создаётся в недрах. Но возникает вопрос: как его собрать, в чём хранить?
— Большие объёмы водорода предполагают хранить в соляных пещерах или в пластах истощённых газовых залежей. Хранение или перемещение водорода в меньших объёмах — либо в сжатом под большим давлением (сотни атмосфер) газообразном состоянии, в абсорбированном или химически связанном виде, либо в сжиженном состоянии при температуре -253°C. Специалисты утверждают, что такое глубокое охлаждение приведёт к значительной (до 35%) потери энергии. Таким образом, появляются сложности в цепочке — рентабельность, конкурентоспособность и безопасность!
Во многих странах Европы, в США, Австралии выделены средства на постройку водородных хабов, где водород промышленными способами будет производиться, храниться и распределяться. Полагаю, там найдется место и для природного водорода. Но нередко высказываются мнения, что природный водород может стать региональным энергетическим подспорьем, чтобы не тратиться на его транспорт и прочее.
— Перейдем к вопросу его использования. Известно, что водород очень чистый и сильный энергоноситель. Удельная теплота его сгорания равна 140 мегаджоулям на килограмм, то есть в три раза больше, чем при сгорании газа и нефти. Эту тепловую энергию можно использовать?
— Можно. Расход водорода в качестве горючего в разы меньше, чем бензина или дизеля, но нельзя забывать о высокой стоимости водорода с учётом больших затрат на добычу, хранение, транспорт, меры безопасности. Серьёзных вложений потребует и создание под водород специальной инфраструктуры или адаптацию газовой.
Какой водород мы ищем? Золотой!
— Водород по своей классификации, как написано в некоторых статьях, различается по цвету: белый, жёлтый или золотой, зелёный, синий. Это разные качества водорода? О каком мы говорим?
— Мы говорим о белом, или о золотом. Это и есть тот природный водород, который мы ищем в недрах. В обширной литературе встречаются названия разных цветов водорода при том, что он всегда прозрачный. Условные цвета стали давать водороду, обозначая различные методы его получения и степень их углеродной нейтральности.
— Тогда почему природный называют золотым?
— Потому что на его добычу меньше придется тратить средств, чем на производство. По крайней мере, сейчас все на это надеются.
Водород и электричество не заменят углеводороды
— Мы говорим о значительных запасах водорода. Можно ли в таком случае считать, что в перспективе водород и электричество полностью заменят углеводородные ископаемые?
— Нет, я думаю, что мы не обойдёмся без них. Во-первых, даже если мы будем широко добывать водород, то для его использования необходимо создать новую индустриальную структуру, а может быть даже и перестраивать имеющуюся. Но у разных стран уровень технологического развития неодинаков, как и экономические возможности. Перестраивать инфраструктуру — это очень дорого. К тому же рынок водорода только формируется, и пока он не очень понятен. Несмотря на это, государственные и частные инвестиции в получение и применение водорода нарастают. Но процесс перестройки энергетики не будет быстрым, мы говорили о причинах этого. Но главная причина, почему не сможем обойтись без углеводородов, та, что именно они, особенно нефть, являются сырьём для производства пластмасс, резины, удобрений и даже пищевых продуктов. Это колоссальная индустрия. Как без неё обойтись?
Возможно, и углеводороды возобновляемы!
— И все же нередко можно слышать, что лет через 50 углеводороды исчерпаются, и планета Земля останется без них.
— Да, такие прогнозы есть. Но с другой стороны, есть и понимание, что некоторые виды углеводородов возобновляемы.
— Углеводороды возобновляемы?!
— Да. Они не просто, появившись миллионы лет назад, ожидают нашего внимания в залежах. В недрах Земли постоянно протекают многообразные процессы преобразования органического вещества, его взаимодействия с геологической средой, идет генерация простых и сложных соединений, включая нефть.
Серпентинизацию, о которой мы говорили ранее, иногда называют фабрикой углеводородов. Это глобальный источник эмиссии огромных объёмов водорода и метана, участвующих в образовании органических соединений. Он распространён в зонах срединно-океанических хребтов и в недрах континентальных окраин, там, где под них погружаются плиты океанической коры.
Всё же и водороду найдется место!
— Как я понимаю, подобный вывод, если он будет признан, ведёт к изменению взгляда на использование нефти и углеводородов. Если они тоже принадлежат к возобновляемым источникам энергии, то (эврика!) не нужно опасаться, что они закончатся! Значит, энергетическое направление всех экономик мира может не видоизменяться: газа и нефти на всех хватит на всю земную жизнь. А что тогда водороду делать, зачем он нужен, если он не заменит углеводороды?
— Водород имеет ещё одно бесспорное преимущество — он многократно опережает углеводороды по объёму и скорости глобальной генерации. Но, возможно, уступает им в части формирования крупных скоплений. С этим предстоит разбираться. Я надеюсь, что природному водороду найдется значительное место: его включение в систему развития энергетики сделает её более эффективной, гибкой и экологичной.
Экологический аспект водородной темы мне представляется чрезвычайно важным. Молекулярный водород, пусть даже в очень низких концентрациях, присутствует во всех типах обитаемой среды на Земле, он служит важнейшим источником энергии микроорганизмов, он активно участвует во многих процессах, как органической, так и неорганической природы. Потоки водорода влияют на природные обстановки в недрах, на поверхности Земли, в донных ландшафтах Мирового океана и пресноводных бассейнов.
Изученность природных явлений с участием водорода в недрах Земли пока недостаточна для решения задач, связанных с поисками его скоплений. Рост количества научных публикаций, посвященных природному водороду, выводит эту тему в число приоритетных направлений фундаментальной и прикладной науки. И это внушает оптимизм и надежду на успех активного вовлечения водорода в развитие многих отраслей промышленности.
Источник: INTERFAX.RU.