«Китай уже ускорил внедрение солнечной энергии во всем мире, и теперь есть надежда, что он сможет сделать то же самое с водородом». Китай является крупнейшим в мире производителем энергии водорода, большая часть производства которого связана с ископаемым топливом. Поэтому возникает вопрос: «Сможет ли Китай полностью перейти на «зеленый» водород?».
Водород постепенно превращается в ключевой компонент в структуре возобновляемых источников энергии. Данные Международного энергетического агентства показывают, что глобальное производство низкоуглеродного водорода увеличилось с 0,04 миллиона тонн в 2010 году до 0,36 миллиона тонн в 2019 году и, возможно, достигнет 1,45 миллиона тонн в 2023 году, так как во всем мире открываются новые предприятия по производству водорода.
Наиболее обнадеживающим является то, что стоимость производства энергии водорода резко падает. По данным Министерства энергетики США, стоимость производства водорода может упасть с 6 в 2015 году до 2 долларов за килограмм к 2025 году. Это значительное падение четко укладывается в рамки Парижского климатического соглашения, поэтому водородная отрасль является неотъемлемой частью этой стратегии.
Китай лидирует в мире по производству водорода. Годовой объем производства водорода составил 20 миллионов тонн, что составляет около одной трети мирового производства, чего достаточно для покрытия одной десятой части потребностей страны в энергии. Однако, поскольку большая часть производства в Китае связана с «серым водородом», на основе ископаемого топлива, еще неизвестно, будет ли использован этот огромный энергетический потенциал для получения чистой энергии.
Чистая энергия, экологически чистый транспорт и эффективное хранение.
В то время как большая часть китайского водорода используется для промышленных и химических процессов, существует ряд новых инициатив и проектов, которые диверсифицируют сектор, открывая новые возможности для промышленности. В отчете, опубликованном в Центре инициативы «Зеленый пояс и дорога» (GBRI), авторы Менди Юэ (Mengdi Yue) и Кристоф Недопил Ван (Christoph Nedopil Wang) отметили, что в период с 2017 по 2020 год в Китае была создана 61 водородная заправочная станция, впервые запущен трамвай на топливных элементах и успешно проведены испытания пилотируемого самолета, работающего на водороде.
«Китай ускоряет исследования, разработку и применение водорода, о чем свидетельствует растущая поддержка производства водорода, транспортных средств на основе топливных элементов, заправочных станций в провинции Гуандун», - объясняет Юэ, исследователь GBRI.
Эти новые проекты были поддержаны государственными инвестициями. Такие документы, как «Руководящий каталог зеленой промышленности 2019 года», опубликованный Китайской национальной комиссией по развитию и реформам, предполагают проведение ряда реформ в энергетической структуре Китая.
Указанные в каталоге цели, такие как «новые энергетические транспортные средства и экологичные корабли», являются идеальным вариантом для использования водорода, который уже стал ключевым игроком в будущем экологически чистом транспорте. Кроме того, в «зеленой модернизации инфраструктуры» планируется использовать уникальное положение водорода в качестве источника энергии, который «чередуется с ископаемыми видами топлива» и полностью углеродно-нейтральный, что «повышает потенциал использования водородной энергии в качестве «моста» между традиционным и экологически чистым производством энергии».
Водород также обладает значительным потенциалом для хранения энергии. По данным Водородного совета, Германия, например, может хранить 37 миллиардов кубометров водорода, а разработка эффективных решений хранения станет ключевым фактором для создания транспортной отрасли, работающей на водороде.
Юэ отметил, что хранение водорода остается ключевой функцией водорода, «несмотря на растущую популярность». «Водород в основном используется как форма хранения энергии», - говорит Юэ. «Он зависит от первичной энергии, такой как солнечная и ветряная, для зарядки или генерации, и при необходимости может быть преобразован в электричество».
От «серого» к «зеленому» водороду.
Несмотря на этот потенциал, водород, как источник энергии, «сталкивается с различием между «серым» и «зеленым» водородом». В то время как последний является экологически чистым источником энергии, когда водород образуется в результате электролиза воды, первый использует природный газ в качестве сырья для процесса, известного как «паровой риформинг метана», в результате которого образуется водород и окись углерода.
По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), 95% мирового производства водорода является «серым». Это вызывает опасения, что возобновляемая энергия, может производиться с преобладанием ископаемого топлива. Установки по производству «серого» водорода часто дополняются технологиями по улавливанию и хранению углерода, что помогает смягчить некоторые его воздействия на окружающую среду, но факт остается фактом – «большая часть мирового производства водорода связана с природным газом».
Юэ утверждает, что многие проблемы производства водорода в Китае, связаны с технологическим развитием, а «основные проблемы включают технологию производства «зеленого» водорода, высокую стоимость инфраструктуры для распределения водорода и отраслевые стандарты».
«Для решения этих проблем необходима комплексная водородная стратегия, охватывающая весь жизненный цикл водорода - от исследований, производства, транспортировки, до хранения и применения», - продолжает Юэ. «Что касается распределения водорода, в Китае уже существует несколько пилотных проектов, таких как объединение водородных заправочных станций с существующими заправочными станциями. Установление стандартов посредством международного сотрудничества для обеспечения совместимости производства водорода и его применения может быть полезным, например, разработка и принятие международных стандартов такими организациями, как Водородный совет и Международная организация по стандартизации».
Этот акцент на международном сотрудничестве особенно важен, учитывая роль GBRI, аналитического центра, который проводит исследования и предоставляет политические рекомендации для китайской инициативы «Один пояс, один путь». Эта инициатива представляет собой чрезвычайно амбициозный план по соединению более 60 стран сухопутными и морскими торговыми путями, что обошлось правительству Китая в 1 триллион долларов. Многие логистические и технологические проблемы, связанные с крупномасштабными инфраструктурными проектами, отражают те, с которыми сталкивается водородная промышленность Китая.
Солнечная энергия как образец экологически чистой водородной энергии?
Сохраняется значительный оптимизм в отношении китайского водорода и водородной отрасли в целом, при этом многие указывают на доминирующее положение Китая в солнечной промышленности как на «потенциальную возможность развития водорода во всем мире». Совокупная установленная мощность солнечных батарей в Китае увеличилась с 4,2 ГВт в 2012 году до 204,7 ГВт в 2019 году, что отражает снижение стоимости производства энергии; с 3,57 доллара за ватт в 2016 году до 2,91 доллара за ватт в 2020 году.
Снижение стоимости водородных топливных элементов предполагает, что аналогичная стратегия может быть применена и для водорода. Водородный совет отметил, что стоимость хранения одного киловатта водорода упала с 500 долларов в 2010 году до 60 долларов в 2020 году и, как ожидается, снизится вдвое до 30 долларов к 2050 году, что устранит финансовый барьер для широкого внедрения водородных установок.
Юэ также отмечает, что как государственная, так и частная поддержка, вероятно, будет иметь решающее значение для развития китайской водородной промышленности, что является еще одним способом, с помощью которого остальной мир может последовать примеру Китая.
«Правительства в основном обеспечивают политику и некоторую финансовую поддержку с целью развития и субсидирования; частное финансирование обычно поступает в виде облигаций, банковских кредитов и вложений в акционерный капитал», - говорит Юэ. «Кроме того, создан ряд инвестиционных фондов. Промышленные фонды, например, объединяют государственные и частные инвестиции, включая государственные компании, исследовательские институты и университеты, органы местного самоуправления, коммерческие учреждения и частные компании.
«Водород вызывает интерес, как со стороны правительства, так и со стороны частного сектора. Правительство видит в этом возможности для сокращения выбросов углерода и обеспечения энергетической безопасности, а частный сектор возможности для развития бизнеса».
Эта совместная работа уже приносит свои плоды: в июле было объявлено, что совместное предприятие с участием, как частных, так и государственных сторон будет работать над строительством наибольшей «зеленой» гидроэлектростанции в мире. Этот проект в Саудовской Аравии стоимостью 5 миллиардов долларов, получил поддержку от Air Products and Chemicals, американского газового гиганта, и саудовской компании ACWA Power, наряду с планируемым мегаполисом Неом.
Завод будет производить 650 тонн «зеленого» водорода в день, и сторонники водородной энергетики надеются, что он станет первой водородной установкой в прецеденте, созданном Китаем.