О климатическом кризисе и негативном влиянии деятельности человека на природу известно давно, но последние три года тема стала флагманской, поляризовав общество и породив множество мифов и теорий заговора. Загрязнение окружающей среды тесно связано с потребностями человечества в энергетических ресурсах, основные из которых, увы, исчерпаемы и становятся причиной геополитических манипуляций. Соответственно, переход на новые виды топлива неизбежен. Более того, трансформация энергетики уже началась.
Какие у человечества энергетические перспективы? Почему именно водород так важен для нас в ближайшем будущем, а электросети не выход? Началась ли уже водородная гонка? Стоит ли в эту сферу инвестировать и где уже применяются новые водородные технологии? В интервью «Коммерсанту UK» на эти вопросы отвечает управляющий директор компании Hydrogen Deutschland Денис Калинин.
— Что такое энергетическая трансформация?
— Человечество проходит этот процесс не первый и, надеюсь, не последний раз. Первой энергетической трансформацией можно назвать первое использование огня примерно 1,5 млн лет назад. Около 2 тыс. лет назад появились водяные мельницы, принцип работы которых используется при создании гидроэлектростанций. Инженерная наука и математика сделали нашу жизнь гораздо быстрее — так, в 1765 году Джеймс Уатт придумал паровой двигатель, благодаря чему стала развиваться угольная экономика. В 1892 году мы получили дизельный двигатель от Рудольфа Дизеля, и это служит точкой отсчета для нефтяной экономики. В 1950-е разработали технологии, позволяющие добывать природный газ из глубоких скважин и транспортировать его на большие расстояния,— понадобилась газовая промышленность. И в 1954 году в Обнинске (СССР) запустили коммерческий реактор с водяным охлаждением, что ознаменовало начало ядерной энергетики.
— Вы так здорово это сейчас разложили, но мне, как обывателю, кажется, что это совершенно разные процессы.
— Ну почему? Все эти трансформации имеют общие черты. Первые паровые двигатели считались очень опасными, и перед повозкой с паровым двигателем должен был шагать специальный человек, который предупреждал людей о ее приближении. Первые дизельные двигатели считались игрушкой для богатых, так как были очень дорогими, как и дизельное топливо, которое поначалу продавали в аптеках. Первую газовую теплостанцию запустили в Швеции в 1901 году, но только к 1950-м природный газ стал экономически выгодным топливом. Энергетические трансформации происходили не потому, что был найден более простой и дешевый способ, скорее, наоборот, все трансформации приводили нас к более сложной и дорогой энергетике, но, как ни странно, более мощной, более доступной и более комфортной для использования.
— Вы хотите сказать, что трансформацию инициирует стремление к комфорту?
— Практически. Паровой двигатель заменил собой использование лошадей, сделав энергию более стабильной, доступной, удобной в использовании. Дизельный двигатель заменил паровой, сделав энергию более компактной и мощной. Современный автомобильный двигатель небольшого размера выдает мощность порядка 200 лошадиных сил. Газ заменил уголь, сделав нашу жизнь комфортной, убрав горы угля, дым и запах из городов. Появилась новая глобальная инфраструктура: дороги, трубопроводы, танкерные терминалы, аэропорты. Все вместе это привело к новой глобальной экономической модели, которая позволила провести новый виток индустриализации и глобализации, принеся с собой новый средний класс, доступные многим путешествия по всей планете, глобальную экономику, даже некоторое подобие мирной жизни. Новые экономические связи стали зачастую важнее политических.
— Тогда зачем менять с таким трудом установленный баланс?
— Сейчас мы стоим в начале совсем нового трансформационного процесса — перехода на чистые и возобновляемые источники энергии. Цель этого перехода заключается в уменьшении зависимости от источников энергии, которые исчерпываются, вызывают загрязнение окружающей среды и приводят к изменению климата. Уже в начале 2000-х годов, а в некоторых моментах и немного раньше стало понятно, что дальнейшего развития технологии уже не видно. Да, появились, например, концепции малых ядерных реакторов, так как основная проблема ядерной энергетики была, как мы помним, в доставке энергии, а не в производстве. Но общество достаточно напряженно отнеслось к этой идее, так как она по-прежнему содержит «магические» металлы, и активно похоронило ядерную тему. Люди хотят что-то простое, понятное, знакомое, но удобное, чистое и дешевое. И появилось новое модное слово — «sustainable» (в переводе с английского — «устойчивый»). Человечество давно заметило, что природа вокруг нас меняется, и вопрос изменения климата стал очень актуальным.
— В целом все согласны, что климат меняется, но о причинах, почему это происходит, ведутся яростные споры.
— Да, все так. Кто-то говорит, что мы все завтра умрем и что мы последнее поколение, живущее на планете, кто-то говорит, что ничего страшного в ближайший миллион лет не произойдет, а может, и вообще как-то само рассосется. Понятно, что истина где-то посередине. Конечно, прямо сейчас ничего не произойдет, но растущая потребность в энергии (а мы потребляем ее в миллионы раз больше, чем сто лет назад, и, похоже, будем потреблять в миллиарды раз больше через сто лет) требует нового решения энергетической проблемы. Если мы не найдем другого способа, то будем продолжать сжигать в каждый следующий период времени в разы больше, чем в предыдущий, что нельзя считать долгосрочной стратегией. Атомная энергетика развивается, но не может заменить текущую энергетику по вышеупомянутым причинам.
— А возможно ли решение, позволяющее использовать текущую инфраструктуру и технологии — если не в будущем, а хотя бы для перехода в этот устойчивый мир?
— Основной вопрос заключается в том, как нам отказаться от использования углеводородов, по возможности перейти к возобновляемым источникам, при этом минимально изменить текущую инфраструктуру и остаться в приемлемых ценовых параметрах. Для этого прежде всего надо сделать производство и потребление энергии чистым, оно не должно выделять парниковых газов и загрязняющих атмосферу и биосферу элементов, не должно быть опасным и не должно перекладывать наши проблемы на будущие поколения. Затем надо сделать этот источник возобновляемым, то есть не потребляющим ресурсы планеты, так как нас становится невообразимо много, а планета одна, и проседание почвы, затопление, загрязнение водоносных слоев, канцерогенные явления случаются все чаще. На самом деле это две независимые задачи, которые можно и нужно решать параллельно.
— Звучит многообещающе, но как быть с уровнем комфорта, к которому мы привыкли?
— Важно сохранить текущий уровень комфорта и даже повысить его по возможности. Мир уже стал глобальной экономикой и даже, наверное, глобальной культурой, как ни хочется некоторым политикам это отрицать. Политика активно расходится с экономикой, да и с реальной жизнью. Политики вынуждены включать двойные стандарты, как в романе Оруэлла «1984», и мы активно наблюдаем политически недружественные страны, которые продолжают, даже воюя, соблюдать торговые связи и соглашения. Экономика активно замещает политический слой культуры. Почти вся планета знает, что такое «Макдональдс» и «Икеа».
— Для обывателя энергетический кризис словно возник из ниоткуда вместе с появлением Греты Тунберг. Насколько долго уже обсуждается этот вопрос в реальности и есть ли какие-то решения?
— Эта тема активно исследуется последние двадцать пять лет, и в первые двадцать из них выдвигались в основном теоретические идеи. Важно было понять, можно ли вообще найти альтернативу. За это время стало ясно, что можно существенно увеличить мощность солнечных батарей и ветровых генераторов, а также создать три типа атомных электростанций, позволяющих переиспользовать топливо, что существенно удешевляет и очищает процесс производства. Есть активно использующиеся и подведенные до практически каждого абонента газовые и электрические сети. Есть текущие бизнес-модели и построенные международные торговые цепочки, создание и изменение которых — чрезвычайно трудоемкая задача, так как она не инженерно-техническая, а коммерческая, а значит, связана с реальными жизнями огромного количества людей и целыми экосистемами товаров и услуг. Эти цепочки поставок буквально кормят семьи, города и страны, создают налоги для государственных расходов, а складывались столетиями. Практика показывает, что такие изменения самые сложные.
— И что со всеми этими знаниями делать? Что можно сжигать, например, вместо газа, сохранив инфраструктуру?
— А вот тут и кроется вся суть. Товарищи химики пришли к выводу, что при горении водорода не выделяется вредных и парниковых веществ. Это вещество прекрасно горит, при окислении ничего не выделяет, кроме водяного пара, который, испаряясь в атмосферу, полностью возвращает туда воду, потраченную на его производство. Более того, у водорода есть еще одно волшебное свойство: его можно не сжигать, его можно просто мирно соединять с кислородом в определенных условиях и таким образом сразу получать электричество. Не надо ничего жечь, не надо крутить генераторы, не надо кипятить котлы. Это революция: мы крутили динамо-машины для производства электричества начиная с первых гидроэлектростанций и паровых машин. А теперь получается, что это не нужно,— волшебство! То есть мы нашли решение для первой части задачки, производство становится чистым.
— Предположим, мы берем и заменяем природный газ на водород. А как его добывать? Где надо просверлить дырку, чтобы оттуда начал выходить водород?
— Вот тут проблема. Водород настолько легкий и летучий газ, что он нигде в чистом виде не задерживается, сразу улетает буквально в космос. Кстати, нам всем говорили, что в космосе пустота. Это не так, космос заполнен водородом — правда, в очень разреженном состоянии, в основном атомарном (возможно, нам в будущем это пригодится). Поэтому добывать его не получится. Если точнее, есть на планете резервуары водорода (его называют «белым», он невозобновляем) и много желания его добывать, но это противоречит идее возобновляемой энергии и геополитической независимости. А так водород можно производить разными способами — из природного газа при высокой температуре, из электричества и воды и т. д. И это решает вторую часть задачи: можно добывать энергию через возобновляемые источники.
— То есть вы хотите сказать, что добыча или, точнее, производство водорода никак не привязаны к территории, энергетика может стать геополитически независимой?
— Именно. Водород не обязательно закупать у горстки стран, где он есть в достатке, как это было с нефтью и газом, его можно производить самому и везде. Поэтому нельзя создать геополитический контроль над водородом, как это было с ОПЕК, например. Более того, через водород можно сделать процесс трансформации постепенным. Предположим, что возобновляемые источники не успевают расти с той же скоростью, как мировая экономика. Водород можно производить из природного газа или при помощи атомной энергии. Также водород можно хранить в хранилищах, транспортировать по трубам, можно соединять с другими веществами и делать его жидким, порошкообразным, превращать в аммоний, который мы уже умеем транспортировать и хранить. Отсюда видна большая свобода действий, свобода для политиков и регуляторов, и рынок может сам решать, что и как будет выгодно.
— А что рынку, например, может быть выгодно при таких вводных?
— Самый простой пример: мы активно покупаем и продаем электроавтомобили, которые надо заряжать. Компании, которые продают электроавтомобили, эту проблему стараются обойти: «Мы построим зарядные станции. А электричество для станции должно выделить государство, и все вопросы туда, пожалуйста». Но построить станцию просто, а вот выделить для нее электричество совсем не просто. Ресурсы сетей уже сильно ограничены, а одна суперстанция от «Теслы» потребляет в пиковом режиме как небольшой город. Расширить сеть до такого масштаба — не просто сложная, но в некоторых местах (например, в горах) невозможная задача. И водород может стать прекрасным ее решением.
— Какие технологии у нас есть для такого перехода и сколько это может стоить?
— Я бы определил текущий период как новую энергетическую трансформацию, основой которой является переход на водород как носитель энергии. Сейчас часто обсуждают такой вариант: почему бы не построить просто большую электрическую сеть? То есть мы берем электричество, преобразуем в водород, гоним его по трубам, а потом опять преобразуем в электричество. Но все не так просто. Электричество нельзя залить в хранилище, его недостаток приводит к остановке всей системы, его избыток приводит к выходу из строя дорогого оборудования и к пожарам. Вспомните недавние страшные кадры — спонтанные воспламенения троллейбусов в городах Украины, связанные с нарушением целостности сети. Электрическая сеть — очень сложная система, возможности накопления электричества очень ограниченны. Его нельзя надолго залить в огромный резервуар и хранить годами, надо постоянно следить за текущим его количеством в системе. Задайтесь вопросом: почему, когда вы видите ветрогенераторы в поле, часть из них иногда не работает, их винты не крутятся? Ветер есть — другие же рядом работают. Просто сеть уже не может поместить в себя больше энергии, приходится просто останавливать винты. Так же ОПЕК снижает или поднимает добычу раз в квартал, чтобы согласовать входы и выходы системы. Только в электрической сети это приходится делать онлайн, а не раз в квартал. Например, Германия несколько дней каждый месяц уже имеет нулевую стоимость электричества — это означает, что ветер и солнце полностью покрывают потребности сети. Но воспользоваться этим и накопить энергию впрок не получается. Есть решения для городов, находящихся в горных местах: избыток электричества включает насосы, которые качают воду в резервуары выше в горах, а когда избытка нет, вода течет обратно вниз, крутит генераторы. Но потери энергии при этом колоссальные.
— Но мы же больше века уже пользуемся электричеством. Должен же у нас накопиться определенный опыт для предотвращения разрушений?
— Нет у нас опыта работы с огромными электрическими сетями, огромными батареями или конденсаторами, мы не умеем с ними работать. Это одна из главных причин того, что атомная энергетика не стала основной. С газом умеем, есть опыт и инфраструктура. Возможно, через десятилетия доля прямых электрических передач станет преобладающей, а доля водорода в трубах — малой. Это в принципе хорошо. И как раз роль водорода — обеспечить процесс трансформации. Он позволяет уже сейчас сделать промышленность, транспорт, жилье действительно чистыми и переводить существенную часть в возобновляемую энергию. Водородная энергетика не является альтернативой электрической. Она как раз позволяет сделать электроэнергетику возможной и доступной. В водородном автомобиле работают электрические моторы, в конце концов.
— Уже с 1990-х годов делаются попытки перейти на возобновляемые источники энергии; ветрогенераторы и солнечные батареи полностью не справились. Сможет ли водород покрыть потребности человечества в энергии?
— Конечно, нет. Водород не является безуглеводородной заменой газа или нефти. Он не является самостоятельным источником энергии. Это скорее инструмент, способ доставки энергии от реального источника энергии до потребителя, а также способ сохранять энергию и торговать энергией. Возникают новые рынки для производства энергии, упрощается глобальная торговля энергией, исчезают геополитические зависимости. Саудиты называют свой водородный проект возможностью экспортировать солнце — мне кажется, это идеальное описание роли водорода в energy value chain.
— Сколько стран участвуют в водородном проекте и какие у него перспективы, в том числе и инвестиционные?
— Более тридцати стран мира плюс вся Европа создали и приняли национальные водородные стратегии. Эти стратегии содержат дорожные карты развития индустрии до 2030 и 2050 года в соответствии с парижскими соглашениями. Международное энергетическое агентство (IEA) и Международное агентство по возобновляемой энергии (IRENA) ожидают, что водород будет покрывать 12–13% общего энергетического рынка в 2050 году. Компании, ориентированные на чистый водород, привлекают больше денег, чем когда-либо, и, по данным МЭА, ежегодные инвестиции в чистый водород сейчас составляют полмиллиарда долларов в год. Страны борются за господство над тем, что должно стать многомиллиардной международной индустрией через десятилетие или два.
— Можно ли уже говорить о начале водородной гонки между странами?
— В Европе есть опасения, что Китай может стать доминирующим в водородной промышленности. Также он уже доминирует в производстве фотоэлектрической солнечной энергии (PV), производстве аккумуляторов и добыче редкоземельных элементов. Таким образом, многие национальные водородные стратегии являются как инструментом промышленной политики, так и инструментом декарбонизации. Страны стратегически заинтересованы в том, чтобы быть производителями технологий, а не получателями технологий в таких критических областях энергетического перехода.
— Какие действия совершаются сейчас для поддержки данного направления?
— Во многих странах и регионах есть меры поддержки чистого водорода, но Соединенные Штаты недавно повысили ставки, приняв закон о снижении инфляции. Его щедрые налоговые льготы (3 доллара за килограмм) сделают возобновляемый водород в США самой дешевой формой водорода в мире. Закон США, вероятно, повлиял на принятое в сентябре Европарламентом решение смягчить правила дополнительности для зеленого водорода (это требование того, чтобы новые потребители энергии использовали дополнительные, более чистые водородные мощности) на фоне предупреждений сектора о массовом исходе отрасли в США. Европейская комиссия предложила закон о промышленности с нулевым уровнем выбросов, чтобы расширить производство чистых технологий в ЕС и убедиться, что союз хорошо оснащен для перехода на чистую энергию. Также Европейская комиссия создала Европейский водородный банк, который начал функционировать в конце 2023 года.
— Есть ли уже примеры реализации водородной политики в индустрии?
— Конечно. Огромное количество. Водород используют крупные автомобильные и авиационные концерны (Toyota, Hyundai, BMW, Rolls Royce, CellCentric, уже летающий ZeroAvia, Airbus и др.), в Индии, Германии, Франции активно ходят водородные поезда. Amazon и многие другие компании используют водородные погрузчики, больницы и дата-центры активно ставят водородные электрогенераторы для защиты от пропадания напряжения в сети. Водород применятся на производстве и в сельском хозяйстве. Также он используется в домашних целях и для производства тепла.
— Что нас ждет в будущем? Способен ли сейчас водород обеспечить энергией целый город?
— Уже есть много примеров городов будущего, построенных на водородной энергетике. Например, Woven City (Toyota), Weilheim (Cellcentric, Германия). Но абсолютный чемпион — это The Line, NEOM (Саудовская Аравия). Он активно строится, и это невероятный проект. Только представьте себе лежащий в пустыне небоскреб 170 километров длиной, 500 метров высотой, 200 метров шириной. Там будут жить 9 млн человек. Висячие сады, дома и парки, висящий на высоте 200 метров настоящий футбольный стадион, летающие такси, скоростные поезда, и все это с управляемым климатом и полностью на возобновляемых источниках энергии. Этот город — реальность, а не фантастика. И это, кстати, прекрасная демонстрация повышения уровня комфорта, о котором вы так тревожились в начале нашего разговора. Согласитесь, что у водорода перспективы самые приятные!
