Фото из открытых источников
Многие считают его чистой энергией будущего. На его финансирование были выделены миллиарды долларов из двухпартийного законопроекта об инфраструктуре.
Но новое рецензируемое исследование влияния водорода, самого распространенного вещества во Вселенной, на климат, ставит под сомнение его роль в борьбе с выбросами парниковых газов, которые являются движущей силой катастрофического глобального потепления .
Главный камень преткновения: большая часть используемого сегодня водорода извлекается из природного газа в процессе, который требует много энергии и выделяет огромное количество углекислого газа. При производстве природного газа также выделяется метан , который является особенно сильным парниковым газом.
И хотя газовая промышленность предложила улавливать этот углекислый газ - создавая то, что она продвигает как свободный от выбросов, «синий» водород - даже это топливо по-прежнему выделяет больше по всей его цепочке поставок, чем простое сжигание природного газа, согласно опубликованной статье. Четверг в журнале Energy Science & Engineering исследователями из Корнельского и Стэнфордского университетов.
«Назвать это топливом с нулевым уровнем выбросов совершенно неправильно», - сказал Роберт У. Ховарт, биогеохимик и ученый-экосистема из Корнелла и ведущий автор исследования. «Мы обнаружили, что это даже не топливо с низким уровнем выбросов».
Чтобы прийти к своему выводу, доктор Ховарт и Марк З. Якобсон, профессор гражданской и экологической инженерии в Стэнфорде и директор его программы «Атмосфера / энергия», изучили выбросы парникового газа голубого водорода в течение жизненного цикла. Они учитывали как выбросы углекислого газа, так и метан, который утекает из скважин и другого оборудования при добыче природного газа.
Исследователи предположили, что 3,5% газа, пробуренного из-под земли, просачивается в атмосферу. Это предположение основано на растущих исследованиях, которые показали, что при бурении на природный газ выделяется гораздо больше метана, чем было известно ранее.
Они также приняли во внимание природный газ, необходимый для работы технологии улавливания углерода. В целом, они обнаружили, что выброс парникового газа от голубого водорода был более чем на 20 процентов больше, чем от сжигания природного газа или угля для получения тепла.
Такие открытия могут изменить расчет водорода. За последние несколько лет газовая промышленность начала активно продвигать водород в качестве надежного топлива нового поколения для использования в автомобилях, обогреве домов и сжигании на электростанциях.
В Соединенных Штатах, Европе и других странах промышленность также указала на водород как на оправдание для продолжения строительства газовой инфраструктуры, такой как трубопроводы, заявив, что трубы, по которым идет природный газ, могут в будущем нести более чистую смесь природного газа и водорода.
Хотя многие эксперты согласны с тем, что водород может в конечном итоге сыграть роль в хранении энергии или в питании определенных видов транспорта, таких как самолеты или грузовики дальнего следования, где переход на питание от аккумуляторных батарей может быть проблематичным, все больше сходится во мнении, что водород в более широком смысле экономика, которая полагается на природный газ, может нанести ущерб климату. (При текущих затратах это также было бы очень дорого.)
Последнее исследование добавило доказательств, сказал Дрю Шинделл, профессор наук о Земле в Университете Дьюка. Доктор Шинделл был ведущим автором отчета Организации Объединенных Наций, опубликованного в этом году, в котором было обнаружено, что сокращение выбросов метана, основного компонента природного газа, гораздо более важно для борьбы с глобальным потеплением, чем считалось ранее. В новом отчете, опубликованном на этой неделе, ООН предупредила, что по существу весь рост средних мировых температур с XIX века был вызван сжиганием ископаемого топлива.
Исследование водорода показало, что «возможность продолжать использовать ископаемое топливо с добавлением чего-то дополнительного в качестве потенциального климатического решения не учитывает полностью выбросы и не делает реалистичных предположений» о будущих расходах, - сказал он в электронном письме.
Hydrogen Council, отраслевая группа, основанная в 2017 году BP, Shell и другими крупными нефтегазовыми компаниями, не предоставила немедленных комментариев. Группа недавно стала соавтором отчета с McKinsey & Company, в котором подсчитано, что водородная экономика может приносить 140 миллиардов долларов годового дохода к 2030 году и поддерживать 700 000 рабочих мест. В исследовании также прогнозировалось, что к 2050 году водород сможет удовлетворить 14 процентов от общего спроса на энергию в Америке. ВР отказалась от комментариев.
В Вашингтоне в рамках последнего двухпартийного пакета инфраструктуры выделяется 8 миллиардов долларов на создание региональных водородных узлов - положение, первоначально внесенное в отдельный законопроект сенатором Джо Манчином, демократом из Западной Вирджинии, крупного региона по добыче природного газа. Среди компаний, лоббирующих инвестиции в водород, была NextEra Energy, которая предложила пилотную установку по производству водорода на солнечной энергии во Флориде.
Некоторые другие демократы, например, представитель штата Мэриленд Джейми Раскин, выступили против этой идеи, назвав ее «пустым обещанием». Экологические группы также раскритиковали расходы. «Это не меры по борьбе с изменением климата», - сказал Джим Уолш, старший аналитик по энергетической политике из вашингтонской некоммерческой организации Food & Water Watch. «Это субсидия на ископаемое топливо, при этом Конгресс действует так, как будто он что-то делает с климатом, одновременно поддерживая новую главу в отрасли ископаемого топлива».
Джек Брауэр, директор Национального исследовательского центра топливных элементов при Калифорнийском университете в Ирвине, сказал, что водород в конечном итоге необходимо будет производить с использованием возобновляемых источников энергии для производства того, что промышленность называет зеленым водородом, который использует возобновляемую энергию для разделения воды на составляющие. части, водород и кислород. Это, по его словам, устранит ископаемые и утечки метана.
По его словам, водород, полученный из ископаемого топлива, по-прежнему может выступать в качестве переходного топлива, но в конечном итоге внесет «небольшой вклад в общую устойчивую водородную экономику». «Сначала мы используем синий, а потом делаем все зеленым», - сказал он.
Сегодня очень мало водорода является зеленым, потому что этот процесс - электролиз воды для отделения атомов водорода от кислорода - очень энергоемкий. В большинстве мест просто не хватает возобновляемой энергии для производства огромного количества зеленого водорода. (Хотя, если мир действительно начнет производить избыточную возобновляемую энергию, преобразование ее в водород будет одним из способов ее хранения.)
В обозримом будущем большая часть водородного топлива, скорее всего, будет производиться из природного газа с помощью энергоемкого и загрязняющего метода, называемого процессом парового риформинга, который использует пар, высокую температуру и давление для разложения метана на водород и диоксид углерода.
В голубом водороде используется тот же процесс, но применяется технология улавливания и хранения углерода, которая включает улавливание углекислого газа до его выброса в атмосферу, а затем закачку его под землю, чтобы заблокировать его. Но это все еще не учитывает природный газ, который генерирует водород, приводит в действие процесс парового риформинга и улавливает CO2. «Они существенные, - сказал доктор Ховарт из Корнелла.
Эми Таунсенд-Смолл, доцент кафедры наук об окружающей среде в Университете Цинциннати и эксперт по выбросам метана, сказала, что все больше ученых начинают изучать некоторые заявления отрасли, касающиеся водорода, точно так же, как они изучали влияние природных явлений на климат. добыча газа. «Я думаю, что это исследование будет способствовать развитию разговора», - сказала она.
Планы по производству и использованию голубого водорода реализуются. National Grid вместе с Университетом Стони Брук и штатом Нью-Йорк изучает возможность интеграции и хранения водорода в существующей газовой инфраструктуре. Entergy, коммунальное предприятие на побережье Мексиканского залива, планирует использовать существующие сети водородных трубопроводов нефтедобывающей промышленности для транспортировки водорода, чтобы заменить энергию, работающую на природном газе.
Entergy считает, что водород является «частью создания долгосрочного безуглеродного будущего», дополняя возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнечная энергия, которые производят электроэнергию только с перерывами, сказал Джерри Наппи, представитель компании.
«Водород - важная технология, которая позволит коммунальным предприятиям освоить гораздо больший объем возобновляемых источников энергии», - сказал он.
National Grid сослалась на свой план чистого нуля, в котором говорится, что водород будет играть важную роль в следующие несколько десятилетий, и что производство водорода из возобновляемых источников энергии было стержнем.
Штат Нью-Йорк «изучает все технологии», включая водород, в поддержку своих климатических целей, сказала Кейт Т. Мюллер, пресс-секретарь Управления исследований и развития энергетики штата. Тем не менее, ее исследователи «рассмотрят и рассмотрят синюю водородную бумагу», - сказала она.
Перевод статьи New York Times
