В августе 2019 года ученые бельгийского Католического университета Левен (Katholieke Universiteit Leuven) обнародовали результаты исследования разработки новой конструкции солнечной панели, которая с помощью солнечной энергии способна генерировать водород.
Ректор университета Л.Селс (Luc Sels) отметил, что водород является одним из немногих видов энергетических ресурсов, который при сжигании не производит выбросы углекислого газа. Однако, до настоящего времени преобладающим способом производства водорода в промышленных масштабах остается электролиз. Себестоимость такого метода производства водорода высока, а при его генерации используют природный газ метан. Л.Селс подчеркнул, что прототип солнечной панели, которую разработала команда исследователей Католического университета Левен, только с помощью солнечной энергии и влаги в воздухе генерирует 250 литров водорода в сутки.
Комментируя достижения бельгийских ученых, руководитель программ восстановительной генерации аналитического агентства «Bloomberg» К. Бхавнагри (Kobad Bhavnagri) сообщил, что в случае массового распространения такой технологии, себестоимость добычи водорода сократится с нынешних 5-7 долларов США за килограмм водорода до 1,4 долларов США за килограмм водорода уже к 2030 году. А в 2050 году себестоимость водорода сократится до 0,7-0,8 долларов США за килограмм. Это, по словам К.Бхавнагри, позволит домохозяйствам включиться в процесс генерации энергоносителей так же, как это происходит с солнечной и ветровой энергией. Водород может использоваться домохозяйствами не только для сохранения избытка генерации солнечной энергии, но и для дальнейшего использования водорода в быту и для заправки транспортных средств. К.Бхавнагри убежден, что в средней и долгосрочной перспективе распространение такой технологии будет иметь существенное влияние на изменение энергетического баланса и сокращение потребления ископаемых видов топлива (угля, нефти, газа) во многих странах.
Говоря о потенциале использования водорода в промышленности, К.Бхавнагри заметил, что он способен полностью заменить использование природного газа в металлургии, производстве алюминия, цемента, целлюлозы, удобрений и т.д. и стать альтернативой бензину и дизельному топливу на транспорте. Итак, массовый переход на водород будет иметь значительное влияние на сокращение объемов потребления ископаемых видов топлива и сокращение выбросов углекислого газа в мире. К.Бхавнагри отметил, что такие кардинальные изменения и массовый переход на восстановительный водород требуют значительной политической поддержки и преодоления противодействия нефтегазового лобби.
О перспективах роста инвестиций в возобновляемую генерацию К.Бхавнагри отметил, что в «Bloomberg» подготовили аналитический доклад «New Energy Outlook 2019», согласно которому, к 2050 году объемы инвестиций в возобновляемую генерацию в мире увеличатся до 13,3 триллионов долларов США, 77% этих инвестиций будет потрачено на строительство новых мощностей по генерации возобновляемой электроэнергии (преимущественно солнечной и ветровой). Так, в генерацию ветровой энергии будет инвестировано около 5,3 триллионов долларов США, солнечной – 4,2 триллиона долларов США, инвестиции в строительство аккумуляторных батарей составят около 843 миллиардов долларов США. Для сравнения, глобальные инвестиции в разработку традиционных ископаемых видов топлива (уголь, нефть, газ) к 2050 году не превысят 2 триллиона долларов США. В течение следующих 30 лет будет построено около 15145 ГВт новых восстановительных генерирующих мощностей, 80% которых будут нулевой показатель выброса углекислого газа. Установленные мощности по хранению возобновляемой энергии в 2050 году составят около 1666 ГВт. Батареи и аккумулирующие станции станут мостиком для интеграции новых мощностей возобновляемой генерации действующими электрическими сетями.
К.Бхавнагри отметил, что уже в 2026 году угольная генерация в мире достигнет пика своего развития, после чего будет происходить стремительное сокращение этих мощностей во всем мире, за исключением Азии. Так, угольная генерация в Китае и Индии продолжит расти и после 2026 года. Однако глобально к 2050 году угольная генерация сократится почти на 51%, ее доля в глобальном энергобалансе сократится с нынешних 27% до 12%. Лидирующие позиции в темпах перехода на возобновляемую генерацию в мире, по словам К.Бхавнагри, будет занимать Европейский Союз, уже к концу 2040 года восстановительная генерация составит 80% всей электрической генерации. В США и Китае переход на возобновляемую генерацию будет проходить более медленными темпами по сравнению с ЕС.
Кроме того, в этом контексте, привлекают внимание исследования канадского Университета Калгари по добыче водорода из залежей нетрадиционной нефти в Канаде. По словам руководителя департамента химической инженерии Университета Калгари доктора Я.Гейтса (Dr. Ian Gates), разведанные запасы нетрадиционных углеводородов в мире значительно превышают запасы традиционной нефти и газа. Ученые Университета Калгари разработали технологию добычи водорода из залежей сланцевой нефти с использованием уже установленного набора оборудования и механизмов, используемых для добычи сланцевой нефти. Экспериментальные исследования показали, что себестоимость добычи водорода в районе разработки месторождений сланцевой нефти составит от 0,1 до 0,5 долл. США за килограмм водорода. Говоря о самой технологии, Я.Гейтс отметил, что опытным путем было установлено, что при закачке в нефтяную скважину кислорода, температура в подземных слоях добычи сланцевой нефти растет, молекулы нефти расщепляются, выделяя чистый водород, который откачивается для дальнейшего промышленного использования. Такая технология, по словам Я.Гейтса, сейчас уже используется канадской компанией «Proton Technologies» для коммерческой добычи водорода. Исполнительный директор «Proton Technologies» Г.Стрим (Grant Strem) заявил, что технология позволяет добывать значительные объемы водорода, оставляя при этом углеродный газ под землей. При этом себестоимость добычи водорода (0,1 до 0,5 долларов США за кг) сопоставима с затратами на производство нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива и т.д.) из сланцевой нефти. Важно, что при добыче водорода компании избегают дополнительных затрат на очистку и переработку нефти и затрат на строительство и содержание нефтеперерабатывающей инфраструктуры.
В течение следующих 30 лет в возобновляемую генерацию будет инвестировано около 13,3 триллионов долларов США. При этом, инвестиции в традиционные виды топлива (нефть, газ, уголь), не превысят 2 триллионов долларов США.
После 2030 года, с удешевлением себестоимости добычи водорода до 0,1 — 1,2 доллара США за кг, следует ожидать значительного роста объемов производства и потребления водорода прежде всего в развитых странах ЕС. Водород постепенно будет замещать потребление нефти и газа. Итак, объемы потребления традиционных углеводородов прежде всего в ЕС в долгосрочной перспективе будут сокращаться.
Опыт канадской компании «Proton Technologies» свидетельствует о том, что компании нефтегазовой отрасли будут иметь технологии, которые позволяют без потери инвестиций в геологическую разведку и буровое оборудование перевести традиционную модель добычи нефти и газа на добычу водорода, который является экологическим топливом, не осуществляющим выбросы углеродного газа.
