Водень з відновлюваної енергії, наприклад, сонячної, може вироблятися з нульовими викидами. Лукас Кох / AAP

Використання водню в якості чистого палива - це ідея, час якої може прийти. Для Австралії виробництво водню є заманливим: це може створити прибуткову нову вітчизняну промисловість та допомогти світові досягти безвуглецевого майбутнього.

Команда національна воднева стратегія Опублікований минулого місяця стверджує, що Австралія повинна бути на передньому плані глобальної водневої гонки. Очолювана головним вченим Аланом Фінкелем, стратегія використовує технологічний нейтральний підхід, не віддаючи перевагу жодному способу отримання «чистого» водню.

Але має значення, чи виробляється водень з відновлюваної електричної енергії або викопного палива. Хоча маршрут викопного палива в даний час дешевший, він може в кінцевому рахунку виділити значну кількість вуглекислого газу.

Д-р Фінкель та міністр енергетики Ангус Тейлор напередодні зустрічі щодо водневої стратегії. RICHARD WAINWRIGHT / AAP

Не всі «чисті» водень однакові

Водень може вироблятися за допомогою електроенергії за допомогою електролізу, який розщеплює воду на водень і кисень. При використанні відновлюваної електроенергії це не виробляє вуглекислого газу і називається зеленим воднем.

Водень також можна отримувати з вугілля або газу. Цей процес виділяє вуглекислий газ. Більшість водню, що виробляється сьогодні, виготовляється таким чином.

Деякі - але критично не всі - двоокис вуглецю в результаті цього процесу можна захопити і зберігати у підземних резервуарах - процес, відомий як захоплення та зберігання вуглецю (CCS).

Але CCS технічно складний і дорогий. Наразі його використовують лише дві установки, що виробляють водень з викопного палива: один у Канаді, з вуглекислим газом швидкість захоплення 80% та один у США з нижчим рівнем утримання.

В Австралії єдиний діючий масштабний проект CCS - це Chevron Газовий проект (не водень) у Західній Австралії. Після значної затримки та трьох років з моменту початку проекту постачання газу, Цьогоріч розпочалося захоплення та зберігання вуглецю.

Високі показники захоплення вуглецю не забезпечені

Воднева стратегія використовує термін «чистий водень» для водню, що виробляється з відновлюваної електричної енергії, та вугілля чи газу із захопленням вуглецю. І він передбачає "найкращий" сценарій, коли 90-95% вуглекислого газу береться з викопних палив.

Такі ставки технічно можливі, але на сьогодні вони не були досягнуті. Більш низькі показники захоплення не вивчаються в стратегії.

При коефіцієнтах захоплення 90-95% водень на вугіллі та газі значно менше, ніж вуглець, ніж традиційне використання викопного палива. Але швидкість захоплення 60% означає, що водень з вугілля має схожу інтенсивність викидів з прямим спаленням природного газу.

Інтенсивність викидів палив з і без CCS. Водневі номери призначені лише для виробництва; інтенсивність викидів більша для експортованого водню. Джерело: розрахунки авторів, використовуючи дані Міжнародного енергетичного агентства та Управління енергетичної інформації США

Національна стратегія не описує механізм забезпечення кращих випадків захоплення. Виробництво водню може наростити набагато швидше, ніж споруди, необхідні для збору викидів, дозволяючи великій кількості парникових газів потрапляти в атмосферу - подібно до випадку Горгона.

Інший ризик полягає в тому, що захоплення вуглецю не зможе досягти найкращих показників з технічних чи витратних причин.

Назустріч експорту нульових викидів

Країни, включаючи Японію, Південну Корею та Німеччину, вивчають можливість використання водню різними способами, в тому числі в Росії виробництво, транспортування, опалення та промислові процеси.

Деякі майбутні імпортери можуть не хвилюватись, наскільки чисто виробляється наш водень, але інші можуть.

Щоб проілюструвати, чому експорт без вуглецю має значення, ми обчислили викиди, якщо Австралія виробила 12 млн. Тонн водню на експорт на рік - еквівалентно приблизно 30% нашого поточного експорту природного газу та відповідно до кошторисів виробництва в національній стратегії.

Для цього знадобиться приблизно 37 млн. Тон природного газу або 88 млн. Тонн вугілля. Якщо 90% вуглекислого газу було захоплено, викиди від газу становитимуть 1.9% загальних річних викидів парникових газів Австралії (2018) або 4.4% з використанням вугілля.

Якби утримується лише 60% вуглекислого газу, водень із газу та вугілля становитиме додаткові 7.8% та 17.9% поточних національних викидів відповідно - ускладнюючи Австралію досягти існуючих та майбутніх цілей викидів.

Куди інвестувати

Зараз виробництво водню з викопних палив дешевше, ніж з поновлюваних джерел енергії, навіть із захопленням та зберіганням вуглецю.

Австралія також має великі і готові запаси бурого вугілля в долині Латробе Вікторії, які не будуть використані енергетичною промисловістю, що скорочується. Захоплений вуглець можна зберігати під Басовою протокою. І багаті запаси газу в країні можуть бути перетворені на водень, на додаток до часткової заміни експорту скрапленого природного газу. Отже, не дивно, що національна стратегія залишила всі варіанти на столі.

Діаграма, що показує безліч потенціалів використання водню. Національна воднева стратегія

Однак створення об'єктів для виробництва водню із захопленням вуглецю означало б величезні витрати на обладнання з дуже довгим терміном експлуатації. Це ризиковано, оскільки капітал би марно витрачався, якщо ринок водню, що вимагає викидів, обвалиться, чи то через позиції громадськості, чи глобальний імператив, щоб перейти на енергосистеми з нульовими викидами.

Світ вже є далекий темп необхідний для досягнення поставлених цілей щодо скорочення викидів, і в кінцевому рахунку повинен досягти нульового нуля, щоб запобігти найгіршим наслідкам зміни клімату.

Австралії слід інвестувати в дослідження та розробки, щоб зробити зелений водень дешевшим. Це вимагає скорочення витрат на електроліз та подальшого зниження масштабного виробництва відновлюваної енергії. Це може призвести до великих вигод для клімату та майбутньої експортної економіки Австралії.

Про авторів

Френк Джоцо, директор Центру кліматичної та енергетичної політики, Австралійський національний університет; Фіона Дж. Бек, старший науковий співробітник, Австралійський національний університетта Томас Лонгден, науковий співробітник, Австралійський національний університет

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.