Patlaban tā saucamā "zaļā ūdeņraža" pašizmaksa ir ļoti augsta, un degviela nespēj godīgi konkurēt ar tradicionālajiem energonesējiem, šai degvielai tiek veltīta īpaša uzmanība valstīs, kas aktīvi izvērtē klimata pārmaiņu jautājumus. Par to portālā RIA Novosti stāsta Aleksandrs Sobko.
Ne salīdzināt ar atjaunojamajiem avotiem
Ūdeņraža enerģētika ir izpelnījusies uzmanību vairāku iemeslu dēļ. Pirmkārt, jāņem vērā tas, ka vienmērīga elektroenerģijas ražošana no atjaunojamajiem avotiem nav iespējama. Atjaunojamās enerģetikas attīstība jau laiku pa laikam saduras ar elektroenerģijas pārprodukciju, pārsvarā vēja ģeneratoru darbības rezultātā. Nākotnē, līdz ar jaudas pieaugumu problēma tikai pieaugs. Akumulatori, it īpaši ilgā laika periodā nevar atrisināt problēmu. Valda uzskats, ka par tādu akumulatoru varētu kļūt ūdeņradis.
Otrkārt, protams, valdzina šīs degvielas tīrība, jo produkta sadegšanas rezultātā rodas tikai ūdens. Degvielas elementu vai tradicionālo elektrības ģenerācijas turbīnu izmantošana, ekoloģiski tīras ūdeņraža automašīnas... Piemēru ir daudz.
Krievijas koncerns "Gazprom" savos ilgtermiņa (domājams, gadu desmitu perspektīvā) plānos jau pārdomā nākotnē ūdeņraža piegādes atbilstošos tirgos, sākotnēji – maisījumā ar metānu.
Atliek galvenie jautājumi: kur ņemt pietiekami lētu gāzi? Vai izdosies padarīt lētu ūdeņradi, kas iegūts no "liekās" atjaunojamās enerģijas?
Ūdeņraža avotu ir daudz. To pat klasificē: "zaļais", "pelēkais" un "zilais", dažkārt tiem pievienojas arī "dzeltenais". Protams, tās visas ir vienas un tās pašas molekulas, formālā klasifikācija raksturo tikai ieguves paņēmienu.
"Pelēko" ūdeņradi "iegūst" metāna (dabasgāzes) tvaika konversijas rezultātā. Process praktiski viegli īstenojams, taču ķīmiskās reakcijas gaitā izdalās ogļskābe, turklāt tādā pašā apjomā, kā sadegot dabasgāzei (piedevām – izdevumi par konversijai nepieciešamo enerģiju). Ja Krievija sāks pārdot Eiropai tādu ūdeņradi, to nesapratīs, jo ūdeņraža izmantošanas globālais uzdevums ir samazināt ogļskābās gāzes emisiju.
"Zilais" ūdeņradis – tas pats "pelēkais" no ieguves metodes viedokļa, taču obļskābā gāze, kas izdalās konversijas laikā, tiek uztverta un saglabāta (tā saucamā tehnoloģija CCS, carbon capture and storage). Metode ir dārga, testa projektu līmenī jau ilgus gadus tiek izmantota pasaulē, taču nav panākusi gaidāmo attīstību. Tātad tāds ūdeņradis būs pārāk dārgs, lai to varētu izdevīgi pārdot.
Visbeidzot, "zaļais" ūdeņradis. Par to Eiropa interesējas visvairāk. To ražo ūdens elektrolīzes rezultātā ar elektroenerģiju no atjaunojamajiem avotiem. Tā iegūts ūdeņradis ir elektroenerģijas akumulators, kas ļauj izlīdzināt saules un vēja nevienmērīgo ģenerāciju.
Cik maksā enerģija no atjaunojamajiem avotiem?
Taču zināma arī skaistās shēmas problēma: liels enerģijas zudums transformācijas laikā. Vispirms – elektrolīze, kuras lietderības koeficients labākajā gadījumā sasniedz 80%, bieži tas ir zemāks. Pēc tam – ūdeņraža sadedzināšana, kuras LK nepārsniedz 60%. Galu galā iznāk, ka puse atjaunojamo avotu saražotās enerģijas (atkārtosim: dažkārt pat vairāk) tiek zaudēta dubultās transformācijas laikā.
Kad mums stāsta par lētu enerģiju no atjaunojamajiem avotiem, teiksim, 40 dolāri par MWh, jāpatur prātā, ka daļai enerģijas, kas tiks izmantota glabāšanai, šis cipars jāpareizina vismaz ar divi. Tagad jau iznāk 80 dolāri.
Tie ir tikai tiešie enerģijas zudumi dubultās konversijas rezultātā. Ir arī ievērojami kapitālie izdevumi elektrolīzeriem. Rezultātā kilograms ūdeņraža (tā ir izplatītākā šīs degvielas mērvienība) maksā aptuveni 4 dolārus.
Viens kilograms ūdeņraža enerģētiskajās vienībās – 33,3 kWh. Ņemot vērā zaudējumus pārējā uz reālu elektroenerģiju (kilovatstundas) tā sadedzināšanas rezultātā (LK – 60%) iznāk, ka kilograms ūdeņraža dos 20 kWh. Tātad 4 dolāri par 20 kWh, jeb 200 dolāri (!) par megavatstundu (neieskaitot elektroenerģijas ģenerācijas izmaksas no ūdeņraša TES). Gaidāma elektrolīzeru cenas krišanās, taču runa ir tikai par 20-30%. Patlaban enerģija no atjaunojamajiem avotiem cenas ziņā jau tuvojas elektrībai vairumtirdzniecībā Eiropā. Taču, ka mēs risināsim nepastāvības problēmu, pateicoties konversijai par ūdeņradi, "papildu" enerģijas cena jau vairākkārt pieaugs.
Tomēr galvenā uzmanība pievērsta "zaļajam" ūdeņradim.
Nomaļus stāv "dzeltenais" ūdeņradis, kas tiek iegūts no AES "liekās" enerģijas. Skaidrs, ka dažādu iemeslu dēļ tāda ūdeņraža daļa tirgū nebūs liela. Jā, Eiropai ir tiesības tērēt jebkādu naudu cīņā ar klimata pārmaiņām un pieņemt tik eksotiskus lēmumus. Kāds tad tam sakars ar "Gazprom"?
Elektroenerģija no dabasgāzes jau tagad (runājot par adekvātam zilās degvielas cenām, nevis pašreizējās zemās cenas) maksā tikpat (vai pat mazliet dārgāk) kā enerģija no atjaunojamajiem avotiem pašizmaksas ziņā, un tās priekšrocība ir stabilā ģenerācija. Piedevām, protams, saglabājas gāzes pieprasījums apkurei un rūpniecībai. Taču ūdeņradis no gāzes ar nulles izmešiem, pateicoties tehnoloģijai CCS vai citiem līdzīgiem mehānismiem, noteikti maksās daudz vairāk un nevarēs uzvarēt konkurences cīņā.
Risinājumu varētu dāvāt pirolīzes tehnoloģija – dabasgāzes (CH4) sadalīšana oglekļa un ūdeņraža molekulās. Šajā gadījumā ogļskābā gāze neizdalās, bet ogleklis saglabājas dietā veidā. Tas ir enerģētiski ietilpīgs process, un tam nāksies tērē daļu iegūtā ūdeņraža, taču rezultātā tiks iegūts tīrs ūdeņradis ar nulles izmešiem. Teorētiski viss it kā ir vienkārši, taču šīs tehnoloģijas vēl tikai tiek izstrādātas, tāpēc būtu pāragri runāt par pašizmaksu. Tomēr redzams, ka "Gazprom" gribētu pievērsties šim variantam. Panākumu gadījumā būs iespējams iegūt ūdeņradi no dabasgāzes bez oglekļa izmešiem. Ideāls risinājums, kam nav iespējams "piekasīties" no ekoloģijas viedokļa. Tiesa, vispirms jānoskaidro, vai izdosies atrisināt praktiskos uzdevumus un radīt komerciāli sekmīgu tehnoloģiju. Tas vēl nav zināms.
Ūdeņraža tenoloģiju priekšrocība ir tā, ka ūdeņradi daudzviet iespējams piejaukt dabasgāzes maisījumiem. Rezultātā iespējams izmantot pašreizējo gāzes infrastruktūru, kā arī organizēt pakāpenisku pāreju no dabasgāzes pie ūdeņraža, izstrādājot atbilstošas tehnoloģijas un paplašinot ūdeņraža ražošanas jaudas.
Izdarīsim secinājumus. Teorētiski (pavisam vienkāršoti) iespējamas divas atjaunojamo avotu attīstības shēmas.
Pirmais variants. Tiek uzstādīti vēja ģeneratori un saules paneļi tādā apjomā, ar kuru maksimālas ražošanas apstākļos tie sedz visu pieprasījumu. Kritumus kompensē gāzes stacijas, kas strādā atbalsta režīmā. Šo variantu, kas vēl pavisam nesen šķita esam optimāls no atjaunojamo avotu un dabasgāzes sinerģijas viedokļa, tagad ļoti skeptiski vērtē valstis, kas cenšas pilnībā atteikties no fosilās degvielas.
Otrs variants: atjaunojamās enerģētikas jaudas (vidējas atdeves apstākļos) pietiks, lai segtu absolūti visu pieprasījumu. Taču kritumus nāksies kompensēt ar ūdeņraža enerģētiku. Tādā gadījumā elektroenerģijas gala cena izrādīsies vidēja (atbilstoši proporcijai) starp pietiekami lēto atjaunojamo avotu enerģiju, ko izdodas izmantot tūlīt, un dārgo atjaunojamo avotu enerģiju, ko nācies glabāt ar dubultas konversijas palīdzību.
Domajams praksē iznāks kaut kas vidējs. Ja izdosies pakāpeniski aizvietot dabasgāzi ar ūdeņradi, kas ražots no tās pašas dabasgāzes ar pirolīzes metodi, dabasgāze iegūs jaunu statusu – tā vairs nebūs "pārejas degviela" ceļā uz dekarbonizāciju, bet gan absolūti ekoloģiski tīra degviela.
Jāpiebilst, ka runa ir par ilgtermiņa perspektīvu. Tuvākajos gados gāzes pieprasījums Eiropā nesaruks. Taču pareja pie aprakstītās shēmas uzturēs pieprasījumu vēl ilgus gadu desmitus. Galu galā, lai kāda būtu Krievijas attieksme pret globālo sasilšanu, daudzās Eiropas valstīs degvielas izmantošana ar oglekļa pēdām nulles līmenī ir ļoti svarīga. Un tās būs gatavas par to maksāt.