Бiзнес
6 Листопада 2020
1 075

Нульовий вихлоп: Чи стане водень потенційною альтернативою газу та нафти

Європа і деякі країни світу починають активно готуватися до буму “зеленого водню”

Генеральний секретар ООН Антоніу Гутерріш підтримав американського мільярдера та філантропа Білла Гейтса, який вважає, що кліматична криза несе набагато більшу загрозу людству, ніж пандемія Covid-19.

На думку генсека ООН людство може просто не дожити до XXII ст., якщо вже зараз не почати боротися з глобальним потеплінням на планеті.

“Якщо ми не почнемо діяти прямо зараз, нинішнє століття може виявитися останнім для людства”, — зазначив Гутерріш.

Він нагадав, що, за даними вчених, необхідно утримати підвищення глобальної температури на рівні півтора градуса в рік за шкалою Цельсія. Однак, всупереч рекомендаціям кліматологів, поки це завдання не виконується.

Гутерріш закликав уряди Землі та все міжнародне співтовариство вжити до дії план, який базується на наступних принципах:

• пріоритетні інвестиції в “зелені” робочі місця;

• відмова від підтримки галузей промисловості, що забруднюють навколишнє середовище;

• припинення субсидування підприємств, які займаються видобутком і переробкою викопного палива;

• облік кліматичних ризиків при прийнятті будь-яких фінансових і політичних рішень;

• глобальне співробітництво в дусі взаємодопомоги та солідарності;

• допомога державам, які опинилися в відстаючих у боротьбі за здоровий клімат на планеті.

“Цього плану дій вже дотримуються тисячі компаній, міст, регіонів, університетів і приватних інвесторів, які взяли на себе зобов’язання до 2050 року скоротити викиди парникових газів в атмосферу, — зазначив Антоніу Гутерріш. — Я вдячний тим, хто вже приєднався до нашого руху. Решті я хочу ще раз сказати, що ми можемо виграти цю битву тільки разом”.

На фото: електропоїзд Coradia iLin

І тепер глобальне потепління та його потенційно катастрофічні наслідки змушують провідні країни світу шукати альтернативи викопному паливу, щоб знизити вплив викидів на атмосферу.

Потенційною заміною нафти й газу може стати водень — його вже успішно тестують у Німеччині та Великій Британії. Найбільш перспективна сфера використання — залізничні перевезення: водневі поїзда прийдуть на заміну дизельним тепловозам.

Однак майбутнє нешкідливого для природи газу неоднозначне — шкода від виробництва водню може бути набагато більшим, ніж позитивний ефект від його використання.

Передові країни одна за одною починають проводити політику декарбонізації, тобто зниження викидів вуглекислого газу в атмосферу. Допомогти розв’язати проблему викидів покликаний водень — транспорт на цьому газі дозволить звести викиди в атмосферу практично до нуля. Головний претендент на водень — дизельні тепловози, на які припадає близько 20% нинішніх залізничних перевезень у Європі.

Вперше поїзди на водневому паливі презентували у Франції у 2016 році, проте зараз такі електропоїзди Coradia iLint вже возять пасажирів у Нижній Саксонії (Німеччина) між містами Куксхафен, Бремерхафен, Бремерферде і Букстехуде.

Повної заправки вистачає на тисячу кілометрів шляху, максимальна швидкість — 140 км на год. Замість струмоприймачів на даху поїзда встановлені цистерни зі зрідженим воднем і паливні елементи, які виробляють електрику. Надлишки енергії накопичуються в літій-іонних батареях під підлогою. Французький виробник стверджує, що шкідливі речовини в атмосферу не викидаються: тільки пар і конденсована вода.

Поки в Німеччині всього два таких поїзди, проте вже до 2021 року їх кількість зросте як мінімум до 14 одиниць — інтерес до потягів виявляють ще кілька регіонів Німеччини, а також держави Європи та Північної Америки.

Лідер впровадження водневих поїздів — Нижня Саксонія, влада якої в найближчому майбутньому має намір замінити всі дизельні електрички водневими, на оновлення вже виділено понад €80 млн (близько $87,7 млн).

Головна проблема індустрії, що зароджується, — недолік інфраструктури та потужностей. У Німеччині просто немає заправних станцій, проте тренд планують переламати: нову водневу заправку збираються побудувати в федеральній землі Гессен, а до реалізації проекту водень буде надходити з-за кордону. Головний партнер німців — Нідерланди, звідки доставляють газ на мобільну станцію заправки в Бремерферде.

На фото: поїзд на водні HydroFlex

Гостру необхідність у нових екологічних поїздах відчуває і Велика Британія — країна з найдавнішими залізницями. Середній вік британського рухомого складу становить 18 років — поїзди почали експлуатувати за десятиліття до того, як в ЄС прийняли норми щодо викидів шкідливих речовин в атмосферу.

З 16 тис. км шляхів у країні електрифіковано трохи більше половини, на інших ділянках ходять дизельні поїзди.

Як показало дослідження британських і американських вчених, закриті станції з дизельними поїздами становлять небезпеку для пасажирів: через вихлопи у повітрі накопичуються шкідливі речовини. Зараз в країні ведеться кампанія з позбавлення від таких локомотивів, повністю відмовитися від використання дизельних тепловозів влада планує до 2040 року.

Одним із рішень цієї проблеми може стати поїзд на водні. Прототип гібридної моделі — HydroFlex — вже розроблений Центром досліджень та освіти в області залізниць Університету Бірмінгема (BCRRE) і постачальником рішень для рухомого складу Porterbrook.

Більшу частину шляху британський водневий поїзд буде живитися від електромережі (через контактну рейку або по проводах), а коли можливості немає — за рахунок водню. Блок з паливного елемента, акумуляторів і бака з газом встановлений в одному з чотирьох вагонів.

Поїздами можливості водню не обмежуються — газ почали використовувати на великих об’єктах залізничної інфраструктури і за межами Старого Світу. Також у поточному році в Лондоні почнуть курсувати 34 автобуси H2.City Gold на водневих паливних елементах. Це розробка португальської компанії CaetanoBus. Запасу водню вистачить на 400 км, а на заправку знадобиться близько 9 хвилин. Паливні елементи встановлені на даху.

У третьому за розмірами британському місті Лідсі енергетична компанія Northern Gas Networks готує пілотний проект під багатозначною назвою H21, який схожий з тим, що проводиться в німецькому Гентхіне, але значно перевершує його за масштабами. Кінцева мета: у всьому місті повністю перевести опалення з природного газу, метану, на водень. Морські вітропарки для його виробництва методом електролізу є.

Уряд Австралії також прийняв рішення про виділення 300 млн австралійських доларів ($191 млн) на запуск водневих енергетичних проектів за допомогою дешевого фінансування. Країна має намір побудувати цю галузь до 2030 р.

На фото: гібридний автомобіль Toyota Mirai на підзарядній станції H2One

Японська компанія Toshiba обладнала на станції в Кавасакі водневу електростанцію H2One. Якщо збій в електропостачанні електрики, наприклад, через стихійне лихо, вокзал зможе працювати автономно. На даху електростанції стоять сонячні панелі і вітрогенератор. Отриману електрику пропускають через воду, утворений в ході електролізу кисень випускають в атмосферу, а водень надходить у паливні елементи. Під час процесу окислення газу утворюється гаряча вода, яку взимку використовують для обігріву лавок, а влітку відкачують в резервуар.

Також у березні 2018 року Toyota запустила в Японії виробництво автобусів на паливних елементах Sora. До початку Олімпійських та Паралімпійських ігор 2020 компанія розраховувала запустити понад 100 автобусів на водневому паливі в Токіо.

У компанії вважають, що використання екологічних автобусів на дорогах столиці підвищить попит на них в інших містах країни.

Паливні елементи Sora створені на базі системи паливних елементів Mirai (FCEV). Додатково автобус обладнаний акумулятором, який служить системою зберігання енергії для електродвигунів. Також є 10 балонів, які вміщують 600 літрів водню.

На фото: автобус Sora

Toyota Mirai — це гібридний автомобіль з водневими паливними елементами від японської корпорації. Його випустили ще у 2013 році. У США та Європі продажі стартували у 2015 році.

Авто не виробляє шкідливих викидів СО2 в атмосферу, а замість вихлопних газів з труби виходить водяна пара.

Під днищем авто розташований акумулятор і два балони, в які закачується водень. Великі повітрозабірники подають повітря в паливні елементи та охолоджують їх. У них же подається водень. При з’єднанні водню з киснем виникає електричний струм.

З двома повними резервуарами водню можна проїхати 650 км. Для повної заправки знадобиться 3 хвилини. Максимальна швидкість 175 км/год. Розгін від 0 до 100 км/год можливий за 9 секунд.

Як отримати водень

Головний плюс водню — екологічність. Однак головна складність — отримання сировини: чистий водень у природі не зустрічається. Щоб добути H2, є кілька шляхів:

• Екологічно чистий спосіб видобутку — через електроліз, коли через воду пропускається електричний струм. Це можна реалізувати за допомогою вітрових установок або сонячних батарей: тоді водень стане поновлюваним джерелом енергії. Тут постає проблема економічності: якщо вітрогенератори не працюватимуть з рівною потужністю весь день, їм може знадобитися регулярна електрика з мережі. В такому випадку про відновлюваність не може йти мова, а вартість видобутку газу злетить.

• Ще водень можна отримувати з метану (природного газу), процес називається паровим риформингом, а на виході утворюється високотоксичний монооксид вуглецю (CO), його можна перетворити в діоксид (CO2), але в цьому випадку водневе паливо все одно буде сприяти викиду парникових газів.

• Також газ можна отримати під час взаємодії з сіркою і йодом при нагріванні. Термохімічний процес ведеться на небагатьох електростанціях нового покоління в США, Японії та Китаї, проте темпи розвитку технології поки не дозволяють очікувати, що синтез водню найближчим часом вийде на принципово новий рівень.

• У 2014 році у Швейцарії презентували недорогу технологію виробництва водню шляхом енергії Сонця. Пристрій штучного фотосинтезу включає два сонячних фотоелемента з перовскита (мінерал — титанат кальцію) і каталізатора. Єдиним недоліком системи є її недовговічність: компоненти пристрою руйнуються через кілька годин, що виключає промислові обсяги виробництва.

Обережне очікування перспективи

Захоплення воднем дійшло в Європі вже до таких масштабів, що консалтингова компанія Boston Consulting Group (BCG) вирішила попередити про небезпеку завищених очікувань і помилкових інвестицій.

Найкращі перспективи “зелений водень” має в промисловості, а також на вантажному, повітряному і водному транспорті.

А ось у легкових машин на водні шанси на успіх (поки, в усякому разі) представляються мінімальними, хоча японська компанія Toyota і збирається розширювати їх випуск. Станом на 1 січня 2019 року в Німеччині, наприклад, було зареєстровано всього лише 392 автомобілі, що працює на H2. У електромобілів, не кажучи вже про гібриди, перспективи явно краще.

Більше новин та актуальних матеріалів Investory News у нашому каналі в Telegram

Контекст

Ми у соцмережах

Слідкуйте за нами у Facebook або ж читайте усе найцікавіше у нашому каналі в Telegram