Водородная энергетика из разряда «научная фантастика» переходит в разряд «инвестиционный проект». Однако ее развитие напрямую зависит от реализации еще одного проекта – атомного.

Несколько дней назад Михаил Прохоров официально сдал полномочия генерального директора ГМК «Норильский никель» и ушел в энергетику. Его новая компания, будет заниматься как традиционной энергетикой, так и инновационной – водородной. В это направление «Интеррос» уже инвестировал около 300 млн долл США(правда, в основном в покупку акций западных компаний «водородного» направления) и планирует вкладывать еще.

Причем, сегодня в научно-фантастическую водородную энергетику могут вкладывать не только Прохорпов с Потаниным, но и вполне так себе рядовые граждане. Например, у Юниаструм Банка есть инвестиционный фонд «Фонд новых энергетических технологий». Его пайщикам может стать любой человек. А средства этого фонда вкладываются, в том числе в акции «водородных» компаний, например, в «Hoku Scientific» (разработка топливных элементов), «Energy Conversion Devices» (разработка водородных двигателей) и «Plug Power» (компания работает с топливными элементами, и именно ее,кстати, скупает «Интеррос»).

Замечу, что «водородные» акции занимают небольшую часть портфеля «Фонда новых энергетических технологий». Помимо них фонд покупает бумаги сверхпроводников, биотоплива etc. Пока, правда, этот инвестфонд особых чудес не показал. Стоимость его паев в начале прошлого года росла, но потом ощутимо упала. В результате получилось, что за полтора года существования фонд показал убытки в размере 1,4%. Ну да лиха беда начало. Во всей этой истории интересно уже то, что водородная энергетика из лабораторного эксперимента превращается в коммерческий проект. В нее уже соглашаются вкладывать деньги не только альтруисты, но и сугубые прагматики.

Альтернатива только бензину

Уже можно слышать радостные восклицания об очередной победе альтернативной энергетики, которая вот-вот вытеснит энергетику традиционную, со всем ее дымом и золоотвалами. Вот и Прохоров недавно заявил: «Водородная энергетика должна занять порядка 20% мирового энергобаланса, так как решает ключевые проблемы традиционной энергетики»…

Но в том то и дело, что водородная энергетика в принципе НЕ МОЖЕТ потеснить обычную энергетику, потому что нуждается в ее энергии. Без электричества, полученного обычным путем (на ТЭЦ, ГЭС или АЭС) невозможно получить водород, следовательно, идея водородной энергетики становится несостоятельной.

Этот самый водород можно называть альтернативой только моторному топливу. И в этом качестве он великолепен. Но если говорить об энергетике в ее классическом понимании, то есть, как об отрасли, вырабатывающей тепловую и электрическую энергию, то ни о какой водородной альтернативе пока и речи не идет. Если мы начинаем развивать водородную энергетику, то нам придется не сокращать количество традиционных электростанций, а увеличивать его. Раньше мы качали моторное топливо в виде нефти или газа из скважин, что требовало сравнительно немного энергии, а теперь нам придется приготовлять его самим. Что потребует гораздо больше энергии. Для получения одного кубометра газообразного водорода необходимо затратить что-то около 5 кВт/ч электричества.

Добыча, хранение и превращение

Для начала рассмотрим физику процесса. Если грубо, то водородная энергетика состоит из трех звеньев: получение водорода, его транспортировка (хранение) и получение с помощью водорода механической (тепловой) энергии.

Сегодня наиболее перспективным способом хранения и перевозки водорода считают гидридные баки. В них водород находится в связанном состоянии, что безопаснее, чем хранение его в сжатом или сжиженном состоянии. Впрочем, гидридная технология еще до конца не отработана.

Теперь, что касается превращения водорода в движение. Можно конечно просто сжигать водород в обычном двигателе внутреннего сгорания или в турбине авиалайнера (таких экспериментов было много), но из-за низкого КПД получается слишком дорого. Поэтому ставка сделана на топливные элементы, в которых водород окисляется, в результате чего получается вода и электричество (оно крутит, например, колеса автомобиля или что угодно). С этими топливными элементами пока тоже хватает проблем. Сегодня элемент мощностью 1 кВт стоит более 3 000 долл США, а чтобы водород стал конкурентоспособным (как авто-топливо), цена такого элемента не должна превышать 100 долл США. Но в обозримом будущем, похоже, этого можно будет добиться.

А теперь об основе водородной энергетики – о получении водорода. Сегодня его дешевле всего получать методом паровой конверсии из метана или природного газа. Цена такого водорода получается менее 2 долл США за килограмм. Но, во-первых, для этой технологии необходим природный газ (а значит, вместо альтернативной энергетики мы получаем разновидность газовой), во-вторых, после выделения из природного газа водорода, мы будем выбрасывать в атмосферу углерод (и не только его), а в-третьих, при сжигании водорода (окислении его в топливных элементах) забирается кислород из атмосферы. Все это сводит на нет разговоры об «альтернативности» и экологичности водородной энергетики.

Следовательно, единственный способ развития водородной энергетики на перспективу – получать водород из воды с помощью электролиза или разложения при высокой температуре. При этом вода распадается на водород и кислород, а когда водород сгорает или окисляется в топливных элементах, то на это уходит фактически тот самый кислород, который ранее выделился из воды. Воздействия на атмосферу не происходит. Но для электролиза нужно электричество или высокая температура.

Только в связке с ядерной энергией

Чтобы обеспечить водородным топливом автотранспорт города-милионника по расчетам доктора технических наук Бориса Адамовича, потребуется 500 МВт/ч электроэнергии в год.

Так как в Екатеринбурге жителей более миллиона, и количество авто растет весьма активно, можно говорить, что нашему городу при переводе транспорта на водород понадобится дополнительно 1 000 МВт электроэнергии. Это примерно мощность Среднеуральской ГРЭС. Но где эту мощность взять? Строить новую электростанцию?..

Но проблема в том, что «Газпром» газа для дополнительной электростанции не даст. У него все законтрактовано на много лет вперед (и он держит на голодном пайке уже имеющиеся ТЭЦ). Не подойдет нам и угольная станция (раз уж мы бьемся за чистоту воздуха). Теоретически можно получить требуемую энергию с помощью ветроэлектростанций. Потребуется 3-5 тыс. ветроустановок, под которые придется вырубить несколько десятков тысяч га леса. А окупаемость станции составит 40-50 лет. Ни по экологии, ни по экономике данный проект критики не выдерживает.

Остается атомная энергия. Как и водородная энергетика, построенная на электролизе воды, современная АЭС не загрязняет атмосферу и не расходует атмосферный кислород. А стоимость ее электроэнергии ниже, чем у газовых или угольных станций (при сравнимом сроке окупаемости).

Не удивительно, что в последние годы во многих странах водородную энергетику рассматривают почти исключительно в связке с ядерной. Например, Минэнерго США сейчас реализует «Атомно-водородную инициативу», нацеленную на создание до 2015 г. комплекса по производству водорода с помощью высокотемпературного ядерного реактора. В рамках европейской программы Raphael Франция проектирует высокотемпературный атомный реактор VHTR, способный вырабатывать до 2 млн кубометров водорода в сутки.

А одним из наиболее продвинутых в этой области является международный проект ГТ-МГР (высокотемпературный реактор для выработки электроэнергии и водорода). Его разрабатывают Курчатовский институт, НПО «Луч» и компании «GA» (США), при участии компаний «Фраматом» (Франция-Германия) и «Фуджи электрик» (Япония).

В погоне за водородом накачивают атом

Впрочем, высокотемпературные реакторы это уже день послезавтрашний. А более близкой перспективой, как для России, так и для всего мира видится использование для производства водорода электрической, а не тепловой энергии атомных энергоблоков. Недавно директор по научно-технической политике концерна «Росэнергоатом» Владимир Асмолов заметил, что программа развития атомной энергетики России учитывает, в том числе и возникновение в перспективе спроса на водород. В общих чертах российская атомная программа предполагает, что в стране к 2015 г. появится 10 новых атомных энергоблоков, а к 2030 г., еще более трех десятков. Замечу, что именно 2030-е годы чаще всего называют датой начала массового использования водорода. К тому моменту российская атомная энергетика будет вырабатывать 25-27% российского электричества, вместо нынешних 16%.

Кстати, аналогичные программы накачивания атомной энергетики есть у всех более-менее развитых стран. В частности, США озвучили программу строительстве 200 блоков, Китай 100, Индия – 80, Англия и Франция – по 50.

А как иначе… «альтернативной» энергетике без настоящей энергии не обойтись…

  

Андрей ГУБАНОВ, г. Екатеринбург. «Городской портал «Екатеринбург Он-Лайн» E1.ru», 09 апрель 2007 г