Утечки водорода и их влияние на изменение климата
В апреле текущего года мы рассказывали о двух научных исследованиях, показавших, что попадание больших объёмов водорода в атмосферу может в некоторой степени (косвенно) способствовать глобальному потеплению. Водород может взаимодействовать с другими газами и парами, вызывая отрицательные для климата эффекты. «Любая утечка водорода повлияет на состав атмосферы (с последствиями для качества воздуха) и окажет косвенное нагревательное воздействие на климат».
На днях американский институт RMI опубликовал небольшой комментарий по вопросу.
Авторы доказывают, что выгода для климата от хорошо регулируемой чистой водородной экономики перевешивает воздействие любых выбросов, которые водород может добавить в энергетическую систему. Особенно, если используется зеленый водород, произведенный с помощью электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками.
Водород — мощный инструмент декарбонизации тех секторов экономики, где электрификация нецелесообразна. У него есть потенциал сократить выбросы на 11–13 килограммов эквивалента диоксида углерода (CO2экв) на килограмм используемого H2 по сравнению с «ископаемыми» альтернативами. В таких процессах, как производство стали, он может обеспечить еще большее сокращение выбросов (на 25–30 кг эквивалента CO2 на кг используемого водорода).
Утечки водорода сегодня обычно не отслеживаются при оценке углеродного следа зеленого и синего водорода, производимого из природного газа с улавливанием СО2 в процессе.
RMI сравнивает риски утечек, влияющих на выбросы парниковых газов (ПГ) для зеленого и синего водорода. Очевидно, что риски выше для синего H2, поскольку в его производственную цепочку включены также операции с природным газом, сами сопровождающиеся утечками, а также технологии улавливания и хранения углерода, которые не обеспечивают стопроцентного улавливания.
Интерес представляет количественное сравнение влияния утечек зеленого водорода и метана на выбросы парниковых газов (верхний график).
Выбросы ПГ, возникающие в следствие утечек в производственной цепочке природного газа (без учёта конечного потребления – сжигания), выше, чем в производственной цепочке зеленого водорода даже в неблагоприятном для водорода сценарии (отсутствие регулирования утечек).
При этом отмечается, что утечки во время производства и транспортировки H2 можно свести к минимуму с помощью современных технологий и передовых методов эксплуатации. Кроме того, значительные утечки водорода менее вероятны, чем для природного газа, учитывая относительно высокую стоимость водорода, новую инфраструктуру и перенос наработанного опыта в технологиях обнаружения и мониторинга.
Разработка надежных технологий предотвращения утечек за счет усовершенствованных соединителей, компрессоров и резервуаров для хранения позволит новым системам быть практически герметичными. Надежные и экономичные детекторы утечек будут важны для масштабного развертывания водородной инфраструктуры.
Авторы считают, что желательно развивать централизованное производство водорода в промышленных и (морских) транспортных узлах, для его использования соответственно в промышленности и на морском транспорте. Это оптимально и с точки зрения экономики, и в плане контроля утечек. Децентрализованное использование, например, для отопления зданий и пассажирского дорожного транспорта, будет означать больший риск утечек, учитывая необходимость более разветвлённых распределительных сетей и пр. Эти сектора являются лучшими кандидатами для электрификации, и поэтому им не следует уделять первоочередное внимание в деле перехода на водородное топливо.
