Производство водорода ограничит нехватка сырья
Производство водорода ограничит нехватка сырья
Производство водорода – технология будущего. Расширению его угрожают нехватка сырья, рост цен и зависимость от нескольких стран-экспортеров. Чтобы противостоять этому, по мнению экспертов, необходимы исследования и разработки, а также точное планирование поставок.
Водород должен постепенно заменить природный газ в ходе энергетического перехода. Он может быть получен путем расщепления воды на водород и кислород. Этот процесс называется электролизом. Если для его производства используется возобновляемая энергия, то он называется зеленым водородом. Но главное ограничение – элементы-катализаторы реакции.
Иридий в настоящее время незаменим
Существуют различные формы электролиза. Проблема в том, что некоторые из них работают с такими химическими элементами, как скандий и иридий, которые находятся в дефиците. Согласно исследованию Германского агентства по сырьевым материалам (Dera), спрос на скандий в 2040 году может составить около 24 тонн при сценарии, в значительной степени ориентированном на устойчивое развитие – это более чем в два с половиной раза превышает объем производства в 2018 году. В случае с иридием прогноз даже предполагает, что спрос будет в пять раз выше – 34 тонны.
Иридий в настоящее время считается незаменимым, говорит Виктория Тремарева из компании Dera. Драгоценный металл в основном добывается в Южной Африке и России как побочный продукт производства платины и палладия. «Значительное увеличение производства иридия маловероятно», – считают в Dera. «В случае дефицита производства может произойти резкий рост цен – как это наблюдалось в 2021 году».
Скандий, в свою очередь, поставляется в основном из Китая. За ним также следует Россия, которая после нападения на Украину перестала быть желанным торговым партнером для Запада. Здесь, однако, Дера видит больше возможностей для добычи – например, в Канаде и на Филиппинах.
Спрос должен быть долгосрочным
«Чтобы подготовить месторождение к добыче и сделать сырье действительно доступным, требуется несколько лет», говорит Кристоф Хильгерс из Института прикладных геонаук Технологического института Карлсруэ (KIT). Однако рынок инвестирует только тогда, когда спрос является долгосрочным. Именно тогда они смотрят, насколько серьезны намерения водородных компаний, говорит Хильгерс. Чтобы оценить это, необходим глобальный взгляд. «Германия – крупная промышленная страна. Но нельзя открывать новые хранилища только для одной страны».
Щелочной электролиз не требует редких металлов, говорит Майке Шмидт из Центра исследований солнечной энергии и водорода Баден-Вюртемберга. Однако необходим никель, а до войны в Украине Германия и Европа импортировали из России от 35 до 50 процентов этого металла. Существуют альтернативы, но переработка никеля сосредоточена в Китае. «Это может привести к новым геополитическим зависимостям, которые не являются острым узким местом, но их необходимо отслеживать».
Другие разрабатываемые технологии
В условиях дефицита возникает угроза роста цен на сырье и, как следствие, рост затрат на электролизеры – установки для электролиза – и на водород. «В настоящее время невозможно предугадать масштабы этого роста», – говорит Шмидт. Однако исследования и разработки по сокращению использования критически важных сырьевых материалов должны противодействовать такому сценарию.
Это включает в себя использование меньшего количества иридия в так называемом электролизе с использованием полимерных электролитных мембран. «Другие технологии производства водорода, такие как процессы пиролиза, находятся в стадии разработки», – говорит Шмидт, – «но они смогут лишь в небольшой степени заменить технологию электролиза в будущем крупномасштабном, климатически нейтральном производстве водорода».
«Также ведутся исследования заменителей иридия», объясняет геолог Дера Тремарева. Кроме того, он хорошо поддается переработке и в будущем может быть использован для большего количества компонентов с последующей меньшей нагрузкой. «Мы ожидаем, что исследовательская деятельность по улучшению экономики водных электролизеров окажет общее положительное влияние на будущий спрос на потенциально критическое сырье.»
Переработка требует много энергии
Клаудия Неринг из Siemens Energy, как производитель электролизеров, объясняет: «Для наращивания темпов развития водородной экономики важно создать надежные цепочки поставок, и выйти на серийные поставки». Например, Siemens Energy полагается на стратегические закупки и использует широкую глобальную базу поставщиков. Эффективность продукции постоянно повышается, а использование материалов улучшается. Около 90 % сырья может быть использовано повторно.
Однако исследователь Хильгерс из KIT пояснил, что переработка также требует высоких температур и большого количества энергии. Копание в поисках металлов оставляет дыры в земле. Такие аспекты иногда упускаются из виду, когда говорят о зеленых технологиях и возобновляемых источниках энергии.
Читайте также:
- Энергетическая компания Statkraft планирует строительство электролизного завода в Эмдене
- Бавария рассчитывает на зеленый водород из Южной Африки
- Немецкая “Thyssenkrupp” займется очисткой металлолома для снижения выбросов СО2
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
