В соответствии с целями Парижского соглашения переход к декарбонизированной экономике на основе водорода, позволяющей достичь углеродной нейтральности к 2050 году, влечет за собой необходимость быстро и интенсивно развернуть производство возобновляемого и низкоуглеродного водорода. Согласно опубликованной сегодня новой Аналитической справке ООН, для этого потребуются огромные инвестиции и надлежащая политическая поддержка.
Потенциал углерода для декарбонизации экономики
Водород (H2) — это химический продукт, который сегодня используется в основном при переработке нефти и производстве аммиака (для удобрений) и метанола. При использовании в качестве топлива он не вызывает прямых выбросов загрязняющих веществ или парниковых газов.
Благодаря своему потенциалу в качестве сырья, носителя энергии и среды хранения водород открывает перспективы для декарбонизации энергетического сектора и масштабные отрасли экономики, таких как транспорт, промышленность, производство электроэнергии и коммунальное отопление. С этим также связаны новые интересные перспективы для отраслей экономики, исходно трудных для декарбонизации, например, энергоемких секторов экономики или перевозок на дальние расстояния, где электрификация возможна лишь частично.
При переходе к водородной экономике годовой спрос на водород в мире в 2050 году нынешних 70 Мт приблизительно до 650 Мт, что составляет около 14% от ожидаемого общего мирового спроса на энергию. Согласно Водородной стратегии ЕС, совокупные инвестиции в возобновляемый водород в Европе к 2050 году должны составлять от 180 до 470 миллиардов евро, а для низкоуглеродного водорода (на основе ископаемого топлива с технологиями улавливания и хранения углерода, CCUS) -варьироваться от 3 до 18 млрд евро.
При этом сегодня около 95% водорода производится из природного газа или других углеводородов, что приводит к выбросам от 70 до 100 Мт CO2 в год только в одних лишь странах ЕС (по оценке МЭА, глобальные выбросы составляют 900 миллионов тонн CO2).
Для того, чтобы водородные технологии способствовали углеродной нейтральности, текущее производство водорода должно быть переведено с ископаемого топлива на другие виды ископаемого топлива при применении технологий использования и хранения углерода (CCUS), возобновляемой электроэнергии, ядерной энергетики или электростанциях, подключенных к энергосистеме, посредством электролиза с использованием низкоуглеродной. электроэнергии. Но в настоящее время производство чистого водорода в 2-3 раза дороже. Государственные и частные инвестиции в исследования и разработки в сфере чистого водорода, направленные на решение этой проблемы, за последние 4 продолжали расти. Однако, в этой области еще предстоит преодолеть серьезные проблемы.
«Многие страны региона начали эксперименты, приняли водородные стратегии и привлекли финансирование на миллиарды долларов. Ряд других стран также проявляет интерес к этому вопросу. Регион имеет хорошие возможности для того, чтобы стать крупным игроком в водородной экономике будущего. Но для этого потребуются крупномасштабные государственные и частные инвестиции и устойчивый энтузиазм с политической стороны», заявила Исполнительный секретарь ЕЭК ООН Ольга Алгаерова. «ЕЭК ООН будет продолжать содействовать политическому диалогу по водороду и разработке норм и правил для безопасной транспортировки, хранения и использования водорода, которые необходимы для перехода к водородной экономике».
Ситуация в регионе
Политическая повестка всего региона ЕЭК ООН уделяет большое внимание перспективам использования водорода. Многие страны такие, как Австрия, Франция, Германия, Нидерланды, Швеция и Великобритания, входят в число мировых лидеров по реализации крупномасштабных водородных проектов. Аналитическая справка ООН позволяет оценить уровень готовности стран к их реализации во всем регионе.
Европейский Союз опубликовал широкомасштабную Водородную стратегию в середине 2020 года. Она нацелена на выработку 10 миллионов тонн возобновляемого водорода к 2030 году и 1 миллиона тонн к 2024 году.
Развитая и регулируемая сеть газовой инфраструктуры Европы (европейская сеть газотранспортировки природного газа составляет примерно 200 000 км, а распределительная сеть вдвое больше) является ключевым фактором для развертывания водородной экономики.
Будущее требует приверженности политике устойчивого развития
В Аналитической справке определяются действия, которые необходимо будет предпринять политикам и регулирующим органам для того, чтобы водородная экономика стала реальностью.
Продвижение всех технологий на основе чистого водорода
Исследования и инновации в области всех технологий на основе чистого водорода необходимы для поиска всех технологий производства, направленных на устойчивое развитие, и отказа от производства ископаемого топлива.
Использование возможностей существующей газовой инфраструктуры
Сеть транспортировки природного газа может быть приспособлена для рентабельной интеграции в неё водорода за 10–15% стоимости вновь построенного водородного трубопровода.
Ускорение внедрения электролизеров
Разработка электролизеров должна начаться до того, как 100% электроэнергии будет производиться из возобновляемых источников. Необходима поддержка для развертывания электролизеров, подключенных к электросети, и низкоуглеродных электростанций.
Масштабирование водородных проектов к 2030 году
Необходимы долгосрочные обязательства по закупке чистого водорода, производимого для целей промышленности, транспорта, отопления и производства синтетического топлива. Также существует потребность в четкой нормативно-правовой базе и опорных механизмах, которые будут способствовать инвестициям, масштабировать их и снижать риски для инвесторов.
Продвижение проектов в общих интересах регионов
К 2030 году инвестиции в электролизеры в Европе могут составить от 24 до 42 миллиардов евро, а в модернизацию половины существующих угольных и газовых электростанций с технологиями улавливания и хранения углерода, (CCUS) около 11 миллиардов евро. Инвестиции в размере 65 миллиардов евро потребуются для транспортировки, распределения и хранения водорода, а также станций заправки водородом, а также для целей производства и обеспечения прав на интеллектуальную собственность.
Примечание для редакторов
Хранение и транспортировка водорода (H2)
Для обеспечения транспортировки водорода необходимо обеспечить его компрессию, сжижение или использовать химические соединения на его основе. Водород можно смешивать с природным газом для последующей транспортировки через существующую газовую инфраструктуру. Исследования показывают, что безопасная работа котлов и трубопроводов, работающих на природном газе, возможна при содержании водорода до 5–15%. По данным Министерства энергетики США, трубопроводы могут обрабатывать от 15% до 30% водородных смесей без дополнительных изменений.
Аналитическая справка определяет перепрофилирование и модернизацию существующей газовой инфраструктуры как наиболее экономичное решение для транспортировки водорода (H2) на расстояние до 5 000 км. При превышении этого расстояния преобразование водорода в более легко хранимые и транспортируемые виды энергии такие как аммиак, метанол и синтетическое топливо, представляется дешевле. В долгосрочной перспективе это позволило бы разделить центры производства и использования водорода (H2).
Кроме того, проблематичным является вопрос о хранении многих миллионов тонн водорода для удовлетворения прогнозируемого спроса к 2050 году. На сегодняшний день существует необходимость в выработке амбициозных стратегий и привлечения инвестиций для поддержки инфраструктуры хранения, транспортировки и преобразования водорода, которая потребуется для функционирования рынка водорода в будущем. Региональных подходы к организации водородной сети способны помочь в поиске оптимальных решений.