Есть повод вернуться к главной теме недели. Природные бедствия вызваны изменениями климата, требующими внимания не только, когда уже все произошло. Знать причины нужно, но важно и понимать перспективы. Сократить вредные выбросы станет возможно в том числе благодаря новым видам топлива. План развития водородной энергетики в России до 2050 года утвержден правительством.
Водород – это не что-то прямо совсем неизведанное. В нашей стране энергию из него получали еще 80 лет назад. Отработанный газ из аэростатов противовоздушной обороны Ленинграда использовали как топливо для грузовых полуторок. Ближе к XXI веку экспериментировали с топливными элементами для автомобильных и авиационных двигателей. В наши дни, как уже сказано, вопрос принял глобальный характер. Причем рынок только формируется. В 2019 году Всемирный банк оценил объем мировой торговли водородом в 167 миллионов долларов. В прогнозах на 2030 год уже минимум 20-30 миллиардов в год.
Этот необычный автобус без кабины и руля едет плавно и бесшумно, так что даже не тревожит отдыхающих рядом диких оленей. В институте проблем химической физики РАН в подмосковной Черноголовке, наверное, самая экологичная техника в стране. Небольшой самолет, беспилотники, дроны – здесь все это работает на водороде. Его называют топливом будущего, никаких вредных выхлопов в атмосферу.
Везде, где есть вода и электричество, можно получать водород, как высококачественное топливо. А это первые в России серийные установки по производству водорода.
Всего пара часов работы, и получится 12 кубометров газа, этого хватит, что обеспечить энергией частный дом на целые сутки. Огромное количество водорода можно получить из обычной воды. С помощью процесса электролиза. Под действием электричества вода расщепляется на составляющие элементы. Кислород и водород, его-то в дальнейшем и отправляют на хранение.
– В этом баке находится вода, вода с помощью насоса поступает в электролизный модуль, там она разлагается на водород и кислород. Кислород возвращается обратно в воду в бак, а водород идет дальше на трехступенчатую очистку и поступает к потребителю. В результате у нас получается сверхчистый водород, – показывает Евгений Волков, генеральный директор компании-производителя.
Такие установки полностью производятся в Черноголовке и уже отправляются на электростанции, в том числе атомные. Подобные технологии станут основой производства водорода в промышленных масштабах в будущем. Сегодня об этом говорят во всем мире, уменьшение углеродного следа, сокращение вредных выбросов. Потенциально именно водород — абсолютно зеленое топливо. Современный водородный автомобиль оснащен электродвигателем. Разница лишь в том, что работает он без огромной дорогой батареи. Энергия образуется в специальных топливных элементах. Водород из баллонов и кислород из окружающей среды поступает в них, и происходит химическая реакция, выделяется огромное количество электричества, что и питает мотор. А на выхлопе чистейшая вода.
Вот оно, наше ближайшее будущее. Пожалуйста, водородный автомобиль. Хоть он и маленький, все основные принципы технологии соблюдены. Баллоны с водородом подают газ в топливный элемент, он вырабатывает электричество, питает мотор и вуаля!
Серийные водородные автомобили пока производят только в Японии. Но научная база — одна из лучших именно в России. В этой компании производят те самые топливные элементы.
– Топливный элемент вырабатывает электричество, если просто подать в него водород в специальный коллектор и обдувать его воздухом, потому что кислород из воздуха является окислителем. Возникают определённые электрохимические реакции и происходит процесс переноса заряда через электролит, это обычная батарейка, – комментирует Александр Сивак, заместитель генерального директора компании-производителя.
Самое удивительное, что она и мощнее, и работает дольше. Чем, например, литий-ионные аккумуляторы или даже двигатели внутреннего сгорания. Сначала водородный транспорт будет общественным или грузовым. В стране готовятся и проекты автобусов и целого водородного поезда на Сахалине.
– Вот три волны водородной энергетики, водородного, ну как бы моды на водород. Первая волна была довоенная. Это были невозможные планы, водородные дирижабли, это было столько планов. И все похоронил дирижабль «Гинденбург», который в 40-м году, перелетев через океан из Европы в Америку, за 40 секунд сгорел, – рассказывает Евгений Геннадьевич Гашо, профессор НИУ «МЭИ», доктор технических наук.
Та авария породила даже целый термин «Синдром Гинденбурга». Человечество долгое время боялось водорода, хоть и в том же СССР был и водородный «москвич», и микроавтобус РАФ. Но с сегодняшними новейшими технологиями и хранения и использования водорода все страхи в прошлом.
– Технологии сдвинулись на то, что баллоны стали безопасны. Они стали углепластиковые и не умеют взрываться, давая осколки. Сейчас они не взрываются просто. И поэтому стало возможность применять водород. На транспорте безопасно, да? То есть, ничего страшного, вы, баллон под вами, он не взорвется, он просто раскроется, – уверяет Юрий Добровольский, руководитель центра компетенций НТИ при ИПХФ РАН.
В российских вузах сегодня даже создаются новые специальности для подготовки выпускников в сфере водородной энергетики. Как, например, в МГТУ имени Баумана, там заработала новая магисторская программа.
– Все стратегии развития как нашей страны с точки зрения энергетики, так и наиболее развитых мировых стран предполагают очень широкое внедрение водорода, то есть если так для сравнения сказать, то водородная энергетика по объему денег, которые будут в ней присутствовать, она будет сравнима и, может, и превосходить существующие объемы финансов, крутящихся в нефтегазовой промышленности, – считает Александр Кротов, доцент кафедры криогенной техники МГТУ им Н. Э. Баумана.
Водород в скором времени станет таким же экспортным продуктом, как нефть или газ, научные группы по всей стране работают над разными способами его производства. В Томске научились выделять водород даже из промышленных отходов.
– Сейчас работаем с углеотходами, с нефтешламами с отходами лесотехнического комплекса, опилки, кора, резинотехнические отходы и так далее, – говорит Владимир Губин, кандидат технических наук, доцент Томского политехнического университета.
Конечно, речь не идет о полном вытеснении традиционных энергетических ресурсов. Но водородная энергетика – это та перспективная отрасль, позиции в которой просто нельзя терять. Весь мир сейчас делает первые шаги по декарбонизации экономики, и Россия включается в эту нет, не гонку. Огромную общемировую работу.