Климатическая нейтральность благодаря водороду: федеральное правительство оттачивает свою стратегию

Предполагается, что водород будет играть ключевую роль в энергетическом и климатическом переходе. Но каким образом это должно быть достигнуто? Еще в 2020 г. тогдашнее федеральное правительство сформулировало политическую основу для действий – «Национальную водородную стратегию» (NWS). В соответствии с коалиционным соглашением «светофорная» коалиция разработала ее обновление. В среду она должна быть принята федеральным кабинетом министров. Обзор водородной тематики.

Почему водород рассматривается как маяк надежды?

Потому что при его сгорании с кислородом образуется просто вода, т.е. H2O, а не вредный для климата парниковый газ углекислый газ (CO2), как при сгорании ископаемого топлива. Если водород будет производиться безвредным для климата способом, то это поможет значительно сократить выбросы CO2 и, по мнению правительства Германии, даже «свести их к нулю».

Где будет использоваться водород?

Водород, получаемый с помощью «зеленой» электроэнергии, предполагается использовать в качестве химического сырья. Водород уже давно используется в качестве сырья в химической промышленности, например, для производства аммиака – основного компонента удобрений. В будущем эководород должен занять центральное место, например, в сталелитейной промышленности: Если до сих пор при производстве чугуна уголь забирал кислород из железной руды, то в будущем это будет делать водород.

С другой стороны, он будет служить энергоносителем, а значит, и накопителем энергии. Через несколько лет, например, он будет использоваться в качестве топлива на современных газовых электростанциях для выработки электроэнергии. Они будут использоваться в тех случаях, когда не хватает возобновляемой электроэнергии, например, энергии ветра или солнца. Водород уже давно используется в топливных элементах для выработки электроэнергии. Водород предполагается хранить в бывших газовых хранилищах.

Как будет производиться водород?

Водород будет производиться предпочтительно с помощью возобновляемой электроэнергии в так называемых электролизных процессах. В этом процессе электричество расщепляет молекулы воды на составляющие их кислород и водород. Если используется электроэнергия из возобновляемых источников, то водород называется «зеленым». Однако этот газ не имеет цвета.

В зависимости от способа его получения для его обозначения используются другие цвета. Например, о «сером» водороде говорят, если при его производстве из природного газа выделяется парниковый газ углекислый газ (CO2). Если же выделяющийся углекислый газ в процессе производства накапливается, то он называется «голубым». Если в процессе производства получается твердый углерод, то водород называют «бирюзовым».

Откуда до сих пор поступал водород?

В Германии ежегодно потребляется около 55 тераватт-часов водорода, в основном химической промышленностью. До сих пор он производился в основном из метана – основного компонента ископаемого природного газа.

Сколько водорода потребуется в будущем?

Значительно больше, чем раньше. В предыдущем проекте NWS предполагалось, что в 2030 году общая потребность в водороде составит 90–110 тераватт-часов. В последнем проекте обновленной версии NWS этот диапазон увеличен до 95–130 тераватт-часов. Для сравнения: в 2022 году, по данным энергетической ассоциации BDEW, возобновляемые источники энергии в Германии произведут около 257 тераватт-часов электроэнергии брутто.

Сколько стоит тераватт-час водорода?

Тераватт-час водорода весит около 30 000 тонн. Для сравнения: крупнейший производитель стали в Германии, компания Thyssenkrupp, хочет в 2026 году запустить в Дуйсбурге новый завод по производству чугуна, который сначала будет работать на природном газе, а затем все больше и больше на водороде. С 2029 года производство должно полностью перейти на водород, что позволит значительно сократить выбросы парниковых газов при производстве стали. Предполагается, что ежегодное потребление водорода составит около 143 000 тонн.

Thyssenkrupp хочет закупать газ для своего нового завода у нескольких поставщиков. Компания уже несколько лет работает над созданием инфраструктуры поставок, говорится в сообщении. К 2027 году завод должен быть подключен к надрегиональной водородной сети.

Откуда будет поступать водород в будущем?

В Германии планируется построить множество электролизных установок, в основном для производства экологически чистого водорода. Если в предыдущем варианте NWS предполагалось, что в 2030 г. мощность электролизных установок в стране составит пять гигаватт, то согласно проекту теперь она должна быть не менее десяти гигаватт. Однако водорода, производимого этими установками, скорее всего, будет недостаточно для удовлетворения спроса. В проекте предполагается, что в 2030 году около 50–70% потребляемого водорода придется импортировать. Водород будет поступать в Германию на судах, в основном в аммиаке, а после 2030 года также по трубопроводам.

Что означает «10 гигаватт электролизных мощностей»?

10 гигаватт означают суммарную электрическую нагрузку электролизеров, индивидуальная мощность которых обычно указывается в мегаваттах. 10 гигаватт соответствуют 10 000 мегаватт. Если мощность одного электролизера составляет 10 мегаватт, то для достижения запланированных 10 000 мегаватт в Германии в 2030 году потребуется 1 000 таких установок. В феврале 2023 года, согласно балансу H2 энергетической компании Eon, в Германии к 2030 году планировалось построить около 8,1 гигаватт электролизных мощностей.

Сколько водорода может произвести электролизер?

Это зависит от размера, эффективности и времени работы установки. Определенную роль играет и процесс электролиза. В качестве примера можно привести стандартный модуль водородной «дочки» Thyssenkrupp – Nucera мощностью 20 мегаватт, который, по данным компании, может производить максимум 3100 т водорода в год. Рынок электролизеров за последние годы вырос: в обзоре рынка баварской энергетической сети Carmen от середины июля перечислены 97 электролизных установок 19 производителей.