Британские ученые и инженеры готовят технико-экономическое обоснование замены природного газа на водород для нужд домохозяйств и промышленных предприятий. Перепрофилирование газовой сети — серьезнейшая инженерная задача, которая еще никогда и нигде не была решена.
Фото: Getty Images
Промежуточные результаты работы содержатся в свежем отчете рабочей группы. Он так и называется: «Переход на водород». В рабочую группу входят представители разных профессий и научных дисциплин, в том числе The Institution of Engineering and Technology (IET), британского объединения инженеров и технологов. В нынешнем виде IET существует с 2006 года, но отсчитывает историю от Society of Telegraph Engineers, образовавшегося в 1871 году.
В отчете тщательно оцениваются риски и факторы неопределенности, связанные с переходом с природного газа на водород, и делается вывод, что причин, по которым подобный переход был бы невозможен, не существует.
Опыт использования водорода пока ограничен только промышленными задачами, в мире еще нет ни единого примера бытовой сети, которая обеспечила бы стопроцентно надежную подачу водорода в дома и на предприятия. Однако перед Великобританией в целом стоит чрезвычайно амбициозная задача — вдвое сократить выброс парниковых газов до 2050 года, а значит, в ближайшие тридцать лет никуда не деться от альтернативы газовому хозяйству. И водородная, и любая другая альтернатива должна быть очень четко проработана: предстоит как-то компенсировать то самое отсутствие опыта, и сделать это надо в самые короткие сроки.
В отчете определены 15 основных вопросов, которые необходимо решить, прежде чем можно будет приступить к переналадке и подавать в дома и на предприятия водород вместо природного газа.
Почему именно водород выбран для замены природного газа? Ирония истории состоит в том, что первых решительных успехов в деле сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу Британия добилась именно за счет газа, когда он вытеснил нефть и особенно уголь. Тогда выбросы уменьшились вдвое; сейчас природный газ — главный источник выброса парниковых газов.
- Генерация в Британии на 40% зависит от природного газа.
- 85% домов отапливаются природным газом.
- 50% промышленного производства базируется на использовании природного газа.
Водород хорош прежде всего тем, что при его сжигании вообще не образуются углекислоты — только вода; понятно, как уменьшатся выбросы, если удастся даже частично заменить им природный газ.
Есть и другие факторы, которые делают водород прекрасной альтернативой природному газу. Во-первых, для подачи водорода можно использовать большую часть нынешней газовой инфраструктуры. Если не возникнет неожиданностей, по плану правительства к 2030 году большая часть британской газовой сети, которая сейчас состоит из металлических труб, станет полиэтиленовой, а это позволит без каких бы то ни было доработок пускать в сеть водород. То есть можно будет обойтись без гигантских инфраструктурных инвестиций.
В отличие от сети, нынешние бытовые газовые котлы совершенно не годятся для водорода, но, надо сказать, заводская переделка газовых котлов под водород не слишком сложная задача. А остальная бытовая инфраструктура — отопление и водоснабжение — не нуждается ни в каких переменах при переходе с природного газа на водород.
Хуже придется промышленным предприятиям: газовые устройства там могут потребовать полной технологической замены, либо переделка будет не слишком значительной, но придется добавлять в водород биометан.
С производством водорода серьезных проблем быть не должно. Этот газ уже сейчас в значительных количествах образуется в процессе парового газового риформинга, однако технология эта плоха тем, что отходом ее становится все тот же углекислый газ. Электролитический метод получения водорода одновременно дает кислород, что неплохо, но этот метод пока энергонеэффективен, то есть опять-таки не соответствует главной идее проекта — уменьшить как можно сильнее выбросы парниковых газов. Остаются зеленые технологии, они пока дороги, но все более эффективны. Можно рассчитывать, что к моменту замены природного газа на водород они станут и дешевыми, и чистыми.
Авторы отчета — рабочая группа — выдают и рекомендации.
Первая. Все-таки окончательно полагаться на зеленые технологии сложно, поэтому необходимо предусмотреть значительные мощности для улавливания, хранения и использования углекислого газа, который будет образовываться при производстве водорода методом газового риформинга.
Вторая. Чтобы избавиться от этой зависимости и от огромного количества углекислоты, необходимо ускоренными темпами развивать новые и экспериментальные технологии. Метод изучения через практическое применение должен стать весьма востребованным в движении к водородной энергетике.
Третья. Должна быть полностью готова четкая программа перехода с одного топлива на другое. В этой программе должны быть экспериментально опробованы все сложные и непонятные сейчас частности; необходимо наработать большую практическую базу, чтобы быть готовыми к любым неожиданностям.
Четвертая. Потребуются новые навыки и ресурсы, часть из которых пока, возможно, и неизвестна. Одним из ресурсов может стать участие тех людей и организаций, которые сейчас никак не вовлечены в газовую инфраструктуру.
Пятая. Программа перехода на водород потребует значительных инвестиций в течение многих лет. Необходимо обеспечить стабильный режим финансирования, опирающийся на ясные решения правительства и местных органов власти совместно с Ofgem и другими регуляторами.