Существует глобальный интерес к потенциалу водородной экономики, отчасти вызванный озабоченностью по поводу изменения климата и необходимостью отказаться от ископаемого топлива.
Например, в августе 2020 года австралийское национальное научное агентство CSIRO опубликовало отчет, в котором показано, что использование чистого водорода в качестве топлива может сократить выбросы авиации, включая полный переход с обычного реактивного топлива примерно к 2050 году.
Водородная экономика могла бы задействовать обильные ресурсы солнечной и ветровой энергии Австралии и обеспечить способ хранения и транспортировки энергии.
Но на сегодняшний день потенциальным экологическим проблемам этой технологии уделяется мало внимания.
Использование водорода в качестве топлива может усугубить глобальное потепление, влияя на химические реакции в атмосфере. Необходимо больше узнать об этом риске, прежде чем с головой погрузиться в водородный переход.
Водородный рассвет Австралии
Водород — самый распространенный элемент во вселенной. На Земле он находится в основном в воде, из которой его можно добыть. Когда для этого процесса используется возобновляемая энергия, водород может производиться в принципе без выбросов.
В Национальной водородной стратегии Австралии, опубликованной в ноябре 2019 года, экспорт водорода определен как одна из основных экономических возможностей.
Такие страны, как Германия, Япония и Южная Корея, имеют большой спрос на энергию и привержены сокращению выбросов. Но у них ограниченные возможности для разработки собственных возобновляемых ресурсов. Это создает большие возможности для Австралии поставлять водород по всему миру.
Водородные проекты в Австралии набирают обороты. Например, правительство Квинсленда недавно объявило о 4,2 миллиона австралийских долларов на пробный проект по закачке водорода в газовую сеть Гладстона.
Аналогичный проект предлагается также для Южной Австралии при поддержке государственного гранта в размере 4,9 млн австралийских долларов. В Новом Южном Уэльсе разрабатывается предложение добавить водород в существующую газовую сеть.
Но мало внимания уделяется возможным экологическим последствиям использования водорода как источника энергии.
Реакции в атмосфере
В атмосфере озон и водяной пар реагируют с солнечным светом с образованием так называемых гидроксильных радикалов.
Эти мощные окислители вступают в реакцию с другими химическими веществами, выбрасываемыми в атмосферу в результате естественных и антропогенных процессов, таких как сжигание ископаемого топлива, и помогают удалять их. Одно из этих химических веществ — метан, мощный парниковый газ.
Но водород также реагирует с гидроксильными радикалами и тем самым снижает их концентрацию. Любая утечка водорода в атмосферу, например, во время производства, транспортировки или использования, может вызвать эту реакцию. Это уменьшило бы количество гидроксильных радикалов, доступных для их важной очищающей функции.
Подъем водорода
Концентрации водорода в атмосфере отслеживаются во всем мире. В совокупности данные показывают рост. Это включает в себя Ирландию и мыс Грим на северо-западе Тасмании, где концентрация водорода увеличилась примерно на 4% за последние 25 лет.
При нашем нынешнем понимании водородного цикла невозможно сказать, почему это произошло. В самом деле, это задача — улучшить понимание, чтобы иметь возможность предвидеть любые последствия утечки водорода и решить, какие могут быть допустимые скорости утечки.
Исходя из того, что на сегодняшний день действительно известно, водород, в сравнении с метаном, может усилить глобальное потепление на 20-30% если он попадет в атмосферу.
Современное понимание до сих пор предполагает, что если водородная экономика заменит энергетическую систему, основанную на ископаемом топливе, и будет иметь уровень утечки 1%, ее воздействие на климат будет 0,6% от системы ископаемого топлива.
Но нужно лучше понять водородный цикл, например, как поверхность земли поглощает водород. А пока необходимо попытаться свести к минимуму утечку водорода при производстве, хранении и использовании.
Уроки метана
Приверженность водородной экономике должна избегать ошибок, которые сопровождали расширение экономики природного газа.
Исследование, опубликованное в 2020 году, показало, что выбросы от более широкого использования ископаемого метана примерно на 25-40% больше, чем предполагалось ранее.
Другие исследования показывают, что выбросы метана выросли почти на 10% с 2000-2006 годов до самого последнего года исследования, 2017 года.
Справиться с утечкой метана сложно из-за множества способов ее возникновения, в том числе:
- При добыче угля.
- От продувки скважин природного газа.
- При разведке и эксплуатации сланцевого газа.
- Через неисправную водопроводную сеть во время промышленного, коммерческого и бытового газоснабжения.
Напротив, выбросы водорода, скорее всего, будут происходить в основном во время распределения и конечного использования через неисправные фитинги, учитывая отсутствие добычи в водородной экономике.
Смотреть вперед
Возможно, выбросы водорода из систем рециркуляции и распределения будут низкими. Но определение того, насколько низкими они должны быть и какие инженерные решения подходят, должно быть частью процесса разработки.
Будущее водородной энергетики, вероятно, может предоставить привлекательный вариант в поисках без углеродной экономики. Но все аспекты варианта с водородом следует рассматривать в рамках целостной и основанной на фактах оценки.
Это гарантирует, что любой переход к водородной экономике принесет климатические выгоды далеко за пределы энергетических систем, основанных на ископаемом топливе.
По материалам: theconversation.com
Читайте также:
Водородные станции в Калифорнии — ключ к развитию бизнеса
ULEMCo поставит в Глазго автомобили на водородном топливе
Enel продвигает первый в Чили проект по производству экологически чистого водорода
