Институт развития технологий ТЭК (ИРТТЭК)
Статьи, аналитика

Проблема рынка водорода в том, что он не существует

Проблема рынка водорода в том, что он не существует
20.07.2021
Рынок водорода вряд ли появится раньше 2040 года. Так утверждает Патрик Хизер в докладе Оксфордского института энергетических исследований (The Oxford Institute for Energy Studies, OIES) «Роль водорода в энергетическом переходе» (The role of hydrogen in the energy transition). А немецкий исследовательский центр Agora Energiewende в докладе «Making renewable hydrogen cost-competitive: Policy instruments for supporting green H2» («Как сделать возобновляемый водород конкурентоспособным: инструменты политики для поддержки зеленого H2») добавляет: даже 200 евро за тонну СО2 не помогут добиться обозначенной в названии цели.

Проблема «блокировки»: «за» и «против» 

В Европе активно обсуждается вопрос «блокировки» низкоуглеродного водорода из опасения, что его появление перекроет путь на рынок  зеленому водороду, получаемому при разложении воды электроэнергией из ВИЭ.

Вопрос принципиален для достижения цели российских властей «занять 20% европейского рынка водорода» (конечно, когда этот рынок появится). Россия может реально поставлять в Европу только низкоуглеродный водород, получаемый при паровом риформинге природного газа с утилизацией попутного СО2 (процесс CCS, carbon capture and storage), или получаемый при термическом риформинге (в этом процессе углерод выделяется в твердом виде) — это «голубой» водород. Росатом мечтает поставлять в Европу «желтый» водород, получаемый разложением воды электроэнергией АЭС (ЕС никак не может решить, признавать ли атомную энергию зеленой или не признавать, вопрос подвешен для «дальнейшего изучения» проблем захоронения отходов реактора).

Проблема усугубляется неконкурентоспособностью водорода. Само собой разумеется, что водород уже использовался бы, если бы он был конкурентоспособен с существующими видами ископаемого топлива. Однако это далеко не так. Замена природного газа водородом поднимет цену энергии для потребителей и промышленности в несколько раз.

Текущие затраты на производство водорода по сравнению со стоимостью поставки природного газа TTF



Источник:
 Водородная стратегия ЕС, ICIS TTF Газовый год 20, 30 июля 2020 года.
Водород на ископаемом топливе основан на риформинге природного газа без CCS. Низкоуглеродный водород основан на риформинге природного газа с использованием CCS.

С одной стороны, Совет ЕС недвусмысленно признал роль низкоуглеродного водорода в содействии декарбонизации: «существуют различные безопасные и устойчивые низкоуглеродные технологии производства водорода, которые способствуют быстрой декарбонизации». Однако это встретило сопротивление со стороны зеленых, которые рассматривают низкоуглеродный водород как средство, позволяющее продлить существование ископаемого топлива.

Хотя в январе 2021 года члены Европейского парламента проголосовали за использование низкоуглеродного водорода из природного газа в качестве временного решения до тех пор, пока возобновляемый водород не станет коммерчески доступным, депутат Европарламента от Зеленых Ютта Паулюс осталась недовольна: «К сожалению, сформировалось грязное большинство, которое больше сосредоточилось на будущем газовой промышленности, чем на экологических проблемах».

Барбара Мариани, сотрудник по вопросам политики Европейского экологического бюро, выразилась еще жестче: «Трудно избежать эффектов блокирования при миллиардах евро, инвестируемых в долгосрочные и дорогостоящие технологии, необходимые для производства, транспортировки и развертывания климат-вредительских видов водорода».

Сторонники («грязное большинство») использования «климат-вредительских» видов водорода упирают на то, что главное – начать масштабное использование водорода. Пусть развиваются водородные сети и водородные технологии, а потом, когда осуществится светлая мечта человечества и водород из электроэнергии ВИЭ станет конкурентоспособным, он легко заменит водород из природного газа. 

Алекс Барнс проводит параллель с рынком электроэнергии, где возобновляемая электроэнергия заменяет электроэнергию на ископаемом топливе, как только возобновляемые источники энергии становятся конкурентоспособными по цене.

Есть и другая возможность, пишет Барнс: даже если возобновляемый водород никогда не станет конкурентоспособным по стоимости с низкоуглеродным, те потребители, которые придают большее значение углеродному следу, смогут добровольно заключить контракт на покупку возобновляемого водорода, как это сейчас делается с сертификатами на зеленую электроэнергию. Кроме того, правительства могут заставить потребителей использовать только возобновляемый водород, заставить производителей поставлять только его, или сделать стоимость углеродных выбросов такой, чтобы низкоуглеродный водород был дороже (на радость спекулянтам углеродными квотами).

А Agora Energiewende без обиняков заявляет: даже цены на выбросы углерода от 100 до 200 евро за тонну будет недостаточно, чтобы сделать возобновляемый водород достаточно конкурентоспособным. Поэтому поддержка использования возобновляемого водорода в соответствии с целями европейской Водородной стратегии будет стоить Европе 10–24 млрд евро в год в течение всего текущего десятилетия. То есть 100–240 млрд перекочует в чьи-то карманы. Как же это выгодно — быть зеленым! 

Водород и дилемма «курицы и яйца»

Любая принципиально новая технология упирается в дилемму «курицы и яйца»: что сначала — производство или рынок сбыта? Нет смысла производить водород, если его некому продать. Все заявления российских властей о развитии водородного рынка уперлись в простой факт: «Газпром» способен хоть завтра продавать, в том числе на экспорт, 26 млн т водорода, но его никто не берет. И неизвестно, когда будет брать и будет ли вообще.

Природный газ успешно вышел на рынок, вытесняя более дорогой городской газ, получаемый с конца XVIII века путем газификации угля. Широкому внедрению газа в промышленность также способствовало открытие в 50-е годы в Северном море его гигантских месторождений. Промышленники уверились в достаточном количестве газа для перехода от угольных к газовым технологиям и в том, что газ всегда будет дешевле. 

С водородом такой фокус не пройдет. Во-первых, он в несколько раз дороже газа, во-вторых, пока никто не может гарантировать, что водород всегда будет доступен на рынке по приемлемой цене. Патрик Хизер напоминает: переход с городского газа на природный в Великобритании занял 10 лет, почти 15 лет потребовалось, чтобы завершить процесс либерализации газового рынка, и еще пять, чтобы британская площадка торговли газом, National Balancing Point, стала ликвидным, зрелым торговым центром. Автор оптимистично предполагает, что если промышленность и политики будут сосредоточены на конечной цели декарбонизации Европы с помощью водорода и не будут отвлекаться на вопросы о том, как он был получен и какова его чистота, торгуемый рынок водорода, возможно, появится к 2040 году.

Ни один водородный проект не получил финансирования

О новых водородных проектах сообщают едва ли не каждый день. Но радоваться этому рано. Так, японцы в 2020 году построили для Австралии единственное в мире судно Suisso Frontier, способное перевозить жидкий водород при температуре -253 °C в сосуде с вакуумной изоляцией (в просторечии «сосуд Дьюара»). Но не ищите новостей о поставках: согласно Википедии, они запланированы только на весну 2022 года. 

В Швеции начат широко разрекламированный проект HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology, Водородная технология производства железа). Восстановление железа водородом — технология, старая как мир. Но ни один такой проект не вышел на промышленный уровень из-за дороговизны процесса, кокс в несколько раз дешевле. 

Шведы сделали себе хорошую зеленую рекламу, но вкладывать деньги не спешат. Mårten Görnerup, генеральный директор предприятия, объясняет сроки реализации проекта: «Предварительное технико-экономическое обоснование началось в 2016 году, сейчас мы строим пилотную установку и будем проводить испытания в период с 2020 по 2024 год. К 2028 году мы расширимся до демонстрационной установки, которая будет круглосуточно работать как промышленный объект в течение нескольких месяцев. Если все будет хорошо, цель состоит в том, чтобы к 2035 году начать производственный процесс». Металлургический проект длительностью 20 лет? Комментарии излишни.

Патрик Хизер честно признается: «Многие из этих [водородных] проектов получили первоначальное финансирование для анализа и технико-экономического обоснования, но до сих пор ни один из них не получил финансирования для реализации!» Можно подозревать, что и не получит.

Например, в Японии, которая объявила о своем водородном будущем, согласно базовой водородной стратегии, выпущенной в 2017 году, затраты на поставку голубого водорода без CO2 должны быть снижены с нынешних 170 японских иен за кубический метр примерно до 30 иен в 2030 году и 20 иен в 2050 году. Цель — достигнуть паритета с существующими затратами на производство электроэнергии на основе сжиженного природного газа, где целевой показатель на 2050 год — 20 иен/м3. Такого (восьмикратного!) снижения цен на водород не будет никогда, потому что невозможно подобное снижение цен на первичную энергию (хоть ВИЭ, хоть природного газа и угля), необходимую для получения водорода. 

Наиболее реально увидеть в ближайшем будущем добавку водорода в природный газ. Смысла в этом нет никакого (не считать же за смысл «сокращение выбросов парниковых газов», что, скорее, вредительство по отношению к человеческой цивилизации), но и катастрофы не случится. Просто в два-три раза вырастет цена газа для потребителей, как выросла из-за ВИЭ цена электроэнергии. А фундаментальные исследование многих академий подтверждают, что если к газу добавить водород, он как горел в конфорке, так и будет гореть. С чем вас и поздравляем!


© 2018-2020 Все права защищены.