Чуть ли не каждый день мы получаем головокружительные сенсации из мира «зеленых» технологий. Если верить всем сообщениям на эту тему, то прогресс в этой области движется столь стремительно, что у ископаемого топлива не остается никаких шансов отвоевать утраченные позиции. Мало того, в самом «зеленом» мире также происходит стремительная смена трендов. Так, еще года назад мы следили за тем, как растет установленная мощность солнечных электростанций и мощность новейших ветряков. Казалось, что этому пути не видно конца, и изобретатели будут и впредь изумлять нас плодами своей гигантомании. Однако акценты начали неожиданно смещаться. Сегодня, похоже, зеленые тренды всё сильнее и сильнее отклоняются в сторону водородной энергетики.
Как мы знаем, у водорода теперь весьма широкая «палитра» - от «серого» до «зеленого». Но это еще не предел. Совсем недавно мы узнали о появлении еще «более зеленого» водорода, чем был раньше. Напомним, что «зеленый» водород производится напрямую из воды методом электролиза. Электроэнергия для него в обязательном порядке должна быть «чистой», то есть полученной с помощью возобновляемых источников энергии (преимущественно – ветра). Мы уже наблюдаем водородное помешательство в Европе. Но с недавних пор в этом направлении шагнули и США. Причем, судя по последним сообщениям, шагнуть там намереваются еще дальше европейцев.
Год назад в Калифорнии стартовал проект по переработке бытовых отходов в чистый водород. Причем, данный вариант получения водорода предполагает решение с так называемым «отрицательным выбросом» углерода. То есть этот метод должен считаться еще более экологичным, еще более «зеленым». Указанный калифорнийский стартап в качестве сырья использует твердые коммунальные отходы, а также пластмассы и опасные медицинские отходы. Причем, как уверяют разработчики, полученный таким путем водород окажется дешевле обычного «зеленого» водорода, получаемого с помощью ВИЭ.
В среднем его стоимость находится на уровне 5 долларов за килограмм (всё зависит от состава исходного сырья). В течение пяти лет стоимость можно будет понизить до трех долларов за килограмм. Для сравнения: стоимость «зеленого» водорода, получаемого за счет солнца или ветра, составляет сегодня примерно 11 – 16 долларов за килограмм. В перспективе производители обещают снизить стоимость вдвое. Но в любом случае это окажется дороже водорода из отходов. Кроме того, еще одно экономическое преимущество новой технологии заключается в том, что установки по переработке могут работать здесь круглые сутки в течение всего года, не завися (в отличие от ВИЭ) от капризов погоды.
Но дело не только в стоимости. Получение водорода таким способом параллельно решает и вопрос с отходами. Авторы проекта исходят из того, «чистая» электроэнергия от возобновляемых источников должна непосредственно работать на конечного потребителя, а не служить промежуточным звеном для получения чистого топлива вроде водорода. Тем более что бытовые отходы образуются во всех местах проживания людей, тогда как солнечные и ветряные электростанции устанавливаются не везде. Иными словами, новая технология позволяет получать чистый водород где угодно – даже там, где нет ветряков и солнечных панелей. По мнению разработчиков, таким путем мы можем на треть обеспечить свои потребности в энергии. Только в одних США существует более миллиарда тонн биомассы в виде бытовых отходов, доступной для переработки в любое время года. Если извлечь из нее водород, мы получим такое количество энергии, которое эквивалентно ежегодному потреблению бензина в автомобильном транспорте.
Теперь о самой технологии. Вначале из мусора удаляются все инертные материалы вроде стекла и металла. Затем биомасса измельчается и подается в емкость для газификации, где смешивается с керамическими шариками, нагретыми до 1000 градусов Цельсия. При таких температурах большая часть органики превращается в смесь метана, водорода, окиси углерода и углекислого газа. Твердый углерод и минералы удаляются вместе с инертными материалами. После этого смесь газов подают в другую емкость, где ее смешивают с паром, благодаря которому содержание водорода в смеси увеличивается до 50 процентов от объема. Далее полученный синтез-газ очищается, проходя через сепаратор. Таким путем извлекается водород, в то время как углеродосодержащие газы улавливаются и направляются отдельно. Отметим попутно, что нагрев упомянутых керамических шариков осуществляется за счет полученных горючих газов.
Что касается производительности, то из одной тонны сухих отходов в среднем можно получить до 40-50 кг водорода (максимально – 120 кг). Спроектированные для этого установки представлены в двух вариантах. Один вариант – помещаемая в транспортных контейнерах мобильная установка, перерабатывающая до одной тонны отходов в день. Есть и стационарные варианты, способные за день переработать от восьми до 50 тонн органики.
Как мы сказали, данный стартап появился год назад. В этом году стало известно о том, что одна крупная энергетическая компания Калифорнии заключила с операторами водородных заправочных станций этого штата контракт на поставку чистого водорода, получаемого по рассматриваемой здесь технологии. Об этом, в частности, сообщается в пресс-релизе компании. Также было объявлено о заключении договоренностей с администрацией города Ланкастер относительно организации предприятия по выпуску чистого водорода из органических отходов. В данном случае речь идет об использовании в качестве исходного сырья макулатуры и технической воды от городских предприятий. Согласно озвученным планам, завод начнет свою работу с 2023 года. Его производительность должна составить 11000 кг чистого водорода в день (3,8 миллиона кг в год).
«Наша цель, - заявил мэр Ланкастера Рекс Пэррис, - стать первым «водородным» городом Америки». Партнерство с производителями чистого водорода является важным шагом в указанном направлении. В руководстве города надеются, что сотрудничая с крупными «зелеными» производителями, они полностью изменят облик транспорта Калифорнии. Для этого как раз и понадобится недорогой, доступный чистый водород. Именно он, по мнению Пэрриса, является недостающим звеном для полной декарбонизации самых сложных секторов, каким как раз и является транспорт. Поддержанный ими проект по производству чистого водорода станет первым предприятием, имеющим ДОЛГОСРОЧНЫЙ контракт на поставку «зеленой» продукции.
Здесь обращается внимание на то, что такой водород сопоставим по цене с «серым» водородом, производимым из природного газа. В настоящее время львиная доля потребляемого в США водорода приходится именно на «серый» вариант. Поэтому то, что создается сейчас в Ланкастере, воспринимается как принципиально важный прецедент – не только для Америки, но и для всего мира. Количество производимого здесь «возобновляемого» водорода будет достаточным для ежедневной заправки 2000 легковых автомобилей или 250 тяжелых грузовиков или автобусов. Калифорнийская энергетическая комиссия уже объявила чистый водород как принципиально важный источник энергии с нулевым выбросом. В этой связи штат запланировал строительство более двухсот новых водородных заправочных станций в течение ближайших шести лет.
Не исключено, что в скором времени такие же проекты будут запущены в Европе, в Азии (Япония, Южная Корея, Малайзия, Индия), в Южной Африке и в Австралии. В общем, водородный бум начался.
Наша страна, как всегда, пока что держит паузу. Впрочем, мы не можем расценивать ее однозначно, поскольку в среде российских ученых (о чем мы уже писали) высказываются резонные опасения насчет повального увлечения водородом. Разумеется, никто в этой связи не предлагает сидеть, сложа руки. Во всяком случае, наши ученые намерены совершенствовать технологии, связанные с традиционным топливом. Что касается водорода, то здесь как раз тот случай, когда имеет смысл научиться на чужих ошибках.
Андрей Колосов
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии