Германия хочет стать водородной державой

По внедрению двух связанных с H₂ технологий ФРГ уже стала мировым лидером

Повсюду в мире растет интерес к водороду и идут дискуссии о его перспективах. Энтузиасты видят в нем экологичное и возобновляемое топливо будущего, способное заменить и нефть, и природный газ, и уголь. Скептики указывают на дороговизну его производства или напоминают о трагическом эпизоде немецкой истории, связанном с этим пожароопасным газом. Тем временем в целом ряде стран, особенно в Азии и в Европе, уже внедряются различные связанные с ним технологии. В декабре национальную водородную стратегию намерено принять правительство Германии.

В немецких СМИ в ноябре постоянно мелькало слово Wasserstoff – водород. "Мы хотим, чтобы Германия стала в области водородных технологий номером 1 в мире", – объявил министр экономики и энергетики ФРГ Петер Альтмайер. Не менее амбициозную цель провозгласил министр транспорта Андреас Шойер: уже в 2022 году по дорогам страны должны ездить 60 тысяч водородных автомобилей.

Перспективы в разных отраслях

Крупнейшая организация деловых кругов ФРГ, Федеральное объединение немецкой промышленности (BDI), опубликовала подробный, 20-страничный план внедрения водорода в различных отраслях экономики с перечислением тех законов, которые необходимо в связи с этим изменить или принять. Чувствовалось, что в Берлине основательно готовились к принятию в декабре национальной водородной стратегии Германии.

Одновременно множились примеры внедрения различных водородных технологий на конкретных предприятиях. Как раз в ноябре концерн ThyssenKrupp начал на своем металлургическом заводе в Дуйсбурге впервые в мире заменять водородом уголь при производстве стали. В другой точке земли Северный Рейн-Вестфалия, на НПЗ концерна Shell в Весселинге под Кёльном, тем временем строилась крупнейшая в мире установка по получению необходимого для переработки нефти водорода не из природного газа, как раньше, а из воды Рейна методом электролиза.

В земле Саксония-Анхальт продолжался эксперимент энергетической компании Avacon по примешиванию к идущему на отопление домов природному газу 20-ти процентов водорода, что в два раза больше действующей нормы. А в разных частях Германии шло сооружение двух десятков новых заправок для водородных автомобилей.

H₂ должен помочь сохранению климата

Такой всплеск интереса к водороду, точнее говоря – к одноименному газу с формулой H₂, имеет две ключевые причины. Первая: водород – экологичное топливо. При его соединении с кислородом в устройствах, именуемых топливными элементами, вырабатываются электроэнергия и тепло. Однако вместо парникового углекислого газа (CO₂), образующегося при сжигании угля, нефти и природного газа (метана), выделяется всего лишь обычная вода (H₂O). Поэтому широкое использование этого энергоносителя может внести существенный вклад во всемирную борьбу за сохранение климата на планете.

Подписав Парижское соглашение по климату, страны Евросоюза (ЕС), как и другие государства мира, взяли на себя обязательство радикально снизить выбросы CO_2, причем уже к 2030 году. Вот почему водородные технологии, наряду с другими способами использования экологически чистой, "зеленой" энергии, сейчас весьма востребованы не только в Германии, но и в других странах Европы и Азии.

Однако газ H₂ в чистом виде в природе не встречается, для различных индустриальных процессов его нужно специально производить. Например, из углеводородов – угля, нефти, природного газа. Защите климата это вовсе не способствует. Есть, правда, еще и известный со школьной скамьи метод электролиза, когда получают водород и кислород, пропуская электрический ток через обычную воду. Но для того, чтобы производить таким способом H₂ в промышленных масштабах, нужно очень много электроэнергии.

Успехи технологии Powertogas

Поэтому долгое время эту технологию не развивали. Однако бурный рост возобновляемой энергетики открывает совершенно новые перспективы. На электролиз можно пускать ту избыточную электроэнергию, которая вырабатывается, к примеру, ветрогенераторами по ночам, когда большинство заводов стоит и люди спят, а ветер мощно дует. Иначе она просто пропадет.

Так что вторая ключевая причина глобального интереса к водороду – он может служить накопителем энергии, получаемой из возобновляемых источников, и сам является возобновляемым веществом – была бы только под рукой вода.

За разработку технологии получения "зеленого" водорода с помощью излишков "зеленого" электричества, получившую название Power to gas ("от электроэнергии к газу"), в Германии взялись в конце прошлого десятилетия, и сегодня в разных федеральных землях действуют уже свыше трех десятков опытно-промышленных установок. Тут ФРГ – мировой лидер.

До недавнего времени исходили из того, что такой способ производства H₂ станет экономически конкурентоспособным в течение ближайшего десятилетия. Однако компания Shell явно считает коэффициент полезного действия (КПД) этой технологии уже сейчас достаточно высоким, ведь в Весселинге, где строительство должно закончиться в середине 2020 года, внедряется именно она.

Такого же мнения придерживается и австрийский металлургический концерн Voestalpine. В ноябре на территории его головного завода в Линце заработала установка по производству водорода методом электролиза, и в данный момент именно она претендует на титул самого крупного действующего образца Power to gas. Впрочем, и здесь технология немецкая, от концерна Siemens.

Десятки поездов на водороде

Вторая сфера, где Германия лидирует при внедрении водорода: транспорт, но не автомобильный, а железнодорожный. Тут первопроходцем выступает федеральная земля Нижняя Саксония, но скоро далеко вперед уйдет Гессен.

Дело в том, что в индустриальном парке Höchst под Франкфуртом-на-Майне H₂ уже сейчас имеется в большом количестве как побочный продукт химических производств. Поэтому именно здесь будет находиться большая заправочная станция не только для автобусов, но и работающих на водороде пассажирских поездов.

Такие поезда производства французской фирмы Alstom в сентябре 2018 года впервые в мире начали эксплуатировать на стокилометровом маршруте между нижнесаксонскими городами Бремерхафен, Куксхафен, Букстехуде и Бремерфёрде. Нынешним летом две водородные электрички успешно отработали там уже 100 тысяч километров. До конца 2021 года число таких поездов доведут до 14.

Однако в Гессене их в скором времени окажется 27. Именно столько пригородных электричек на 500 миллионов евро недавно заказало компании Alstom гессенское земельное транспортное предприятие. Их будут использовать на не электрифицированных маршрутах в горный массив Таунус, где пока работают дизельные локомотивы, загрязняющие окружающую среду углекислым газом. Но уже в 2022 году их заменят на электропоезда, которые будут вырабатывать электроэнергию из водорода – и выделять только воду.

И тогда Германия станет, причем с большим отрывом, крупнейшим в мире центром использования водородного железнодорожного транспорта. Особенно, если примеру двух федеральных земель последуют еще и другие регионы ФРГ, где сейчас активно присматриваются к поездам Alstom.

Водородные авто: скорее грузовики

 Что же касается использования водорода в автомобилях, то тут Германия и в целом Европа пока значительно отстают от Азии и, прежде всего, от Японии. Она свою национальную водородную стратегию прияла еще в 2017 году, причем особое внимание в ней уделено автомобильному транспорту. Число работающих на H₂ легковых и грузовых машин должно к 2030 году достигнуть 800 тысяч (одновременно в жилищном секторе намечена установка свыше 5 миллионов топливных элементов для выработки электричества и тепла).

На этом фоне план вывести на дороги Германии за три года 60 тысяч водородных автомобилей выглядит довольно скромно, но и он представляется нереалистичным. Ведь на начало 2019 года в ФРГ насчитывалось всего 400 таких машин! А главное: немецкие автоконцерны (в отличие от японской корпорации Toyota и южнокорейской Hyundai) даже не собираются развертывать их производство, поскольку однозначно сделали ставку на электромобили или гибриды, сочетающие электрический и бензиновый мотор.  

Да и водородных заправок в Германии пока еще меньше 100. Впрочем, несмотря на это, она является европейским лидером по их числу, что наглядно видно на сайте h2.live. Так что в Европе наилучшие предпосылки для развития водородного автотранспорта имеет опять-таки ФРГ. Однако немецкие эксперты считают, что H₂ – топливо в основном все же для грузовиков и автобусов.

А как быть с тем, что H₂ – пожароопасный газ? В русскоязычных социальных сетях почему-то постоянно вспоминают гибель наполненного водородом немецкого дирижабля "Гинденбург". Но ведь эта авария случилась в 1937 году, восемь десятилетий назад, а за прошедшее время и технологии, и меры безопасности совершили во всем мире гигантский рывок. После Чернобыля ведь тоже мало кто отказался от атомной энергии, хотя мирный атом несопоставимо более опасен, чем мирный водород.

«Курс Консалтинг» (Кёльн)

Читайте также:

1. Новости науки: электрический самолет и водородный поезд. Журнал «Партнёр», № 5 / 2017. Автор С. Мучник
2. Немецкая Национальная индустриальная стратегия 2030. Журнал «Партнёр», № 3 / 2019. «Курс Консалтинг»
3. Германия 2019: тревожная неопределенность. Журнал «Партнёр», № 1 / 2019. «Курс Консалтинг»