«Жёлтый» водород

22.05.2023

Иванов Юрий, член Российского Социально-экологического Союза (РСоЭС)

 

Введение

Для упрощения классификации способов производства водорода каждый его «сорт» обозначается разным цветом. При этом главным критерием является влияние технологии производства на климат и окружающую среду. Если при получении водорода выделяется большое количество оксидов углерода, то это оказывает негативное влияние, если меньше, то позитивное.

Исходная информация

Рассмотрим классификацию[1] подробнее:

Зелёный водород –получают с помощью электролиза, электроэнергия для которого поступает от возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Жёлтый (оранжевый) водород, как и зеленый получают с помощью электролиза, но источником электроэнергии являются атомные электростанции (АЭС).

Бирюзовый водород получают путём разложения метана на водород и твёрдый углерод с помощью пиролиза. Этот метод позволяет хранить или использовать в промышленности образованный углерод, например, при изготовлении батарей или стали.

Изумрудный водород получают с помощью разложения биометана и природного газа за счёт термоплазменного электролиза.

Серый водород получают методом паровой конверсии метана с выделением углекислоты. Сырьем является природный газ.

Голубой водород получают путём паровой конверсии метана, но при этом углерод улавливается и храниться. Весь этот процесс является дорогостоящим.

Коричневый (бурый) водород получают из бурого угля путем газификации. В результате образуется синтез-газ (сингаз) - смесь углекислого газа и окиси углерода (СО2+СО), а также водорода, метана, этилена и других газов. Весьма неэкологичный способ получения водорода.

Схема классификации получения водорода[3

 

Развитие ситуации

Из классификации видно, что в основном цвет, присвоенный водороду, зависит от источника энергии, который используется при его производстве. Энергия может быть получена безопасным и экологичным способом, или, наоборот, опасным и наносящим вред окружающей среде. Таким образом, если принимается решение производить водород с помощью атомной станции, значит, все риски эксплуатации атомных реакторов добавляются в производство этого газа. Помимо этих рисков необходимо учитывать образования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов в ходе эксплуатации АЭС. Это тоже является немаловажной частью издержек, которые образуются при получении водорода.

Схема электролиза воды[4]

 

При производстве «жёлтого» водорода используется метод электролиза. Для получения 1 килограмма водорода таким способом нужно затратить в среднем 50 кВт*ч электроэнегрии[2]. По мнению экспертов, использование атомной энергии – наиболее эффективный способ в данном случае. Они до сих пор считают, что электроэнергия, выработанная атомной станцией, является дешёвой. При этом они не учитывают производство топлива для АЭС, но, что самое важное, не учитываются издержки, связанные с ОЯТ и радиоактивными отходами (РАО). Если учесть эти расходы, то атомное электричество отнюдь не дешево.

Надо понимать, что АЭС в целом оказывают негативное влияние и на климатические изменения, как бы ни говорили обратное представители атомной индустрии. Многие эксперты заявляют, что атомная энергетика не является «безуглеродной» или «низкоуглеродной». Климатическая нейтральность АЭС - это иллюзия.

Независимые исследования, учитывающие все факторы (углеродный след при добыче урановой руды, обогащении урана и обращении с радиоактивными отходами), оценивают углеродный след работы АЭС от 88 до 146 грамм CO2-эквивалента на кВт*ч атомной электроэнергии. С учётом непрямых выбросов углеродный след от работы угольной ТЭЦ — порядка 800 грамм CO2-эквивалента на кВт*ч, солнечной станции — до 20 грамм, ветряной — менее 10 грамм.

К тому же не будем забывать, что атомные станции входят в ядерный топливный цикл (ЯТЦ), а это значит, что вклад выбросов парниковых газов увеличивается. Так как на протяжении всего этого цикла необходимо много энергии, а ЯТЦ и атомную энергетику разрывать при оценке углеродного следа нельзя, это не корректно.

А, если учесть вопрос о стоимости обслуживания, охраны и модернизации старых реакторов АЭС, которые чем дольше эксплуатируются, тем дороже обходятся для бюджета. При этом добавить к этому, скрытые расходы на ядерную энергетику, например переработка ОЯТ и РАО, то цена становится ещё выше, и уже не может сравниться с ценой энергии от ВИЭ, которая со временем наоборот понижается.

Заключение

Источники электроэнергии для производства водорода очень важны для корректного понимания вклада в углеродный след и изменения климата, и учитывать их нужно адекватно, с учетом всего жизненного цикла энергоснабжающих объектов.  При производстве «жёлтого» водорода будет происходить накопление РАО и ОЯТ. Это в данном случае кратно увеличивает цену производства. К тому же к производству добавляются радиационные риски, которые существуют в атомной индустрии. В России на сегодняшний день большая часть реакторов АЭС эксплуатируется с превышением сроков эксплуатации, которые могут быть увеличены ещё на несколько лет для выработки водорода - со всеми  издержками влияния на климат и окружающую среду.

Источники:

  1. Классификация водорода по цвету. [Электронный ресурс] // Портал «Neftegaz.RU». 2021. 24 марта. – Режим доступа: свободный, URL: https://neftegaz.ru/tech-library/energoresursy-toplivo/672526-klassifikatsiya-vodoroda-po-tsvetu/?ysclid=lbq5yqaeca644447223  (дата обращения: 11.02.2023)
  2. Где взять водород? [Электронный ресурс] // Портал https://www.nkj.ru/archive/articles/43176/ (дата обращения: 11.02.2023)
  3. Дятел Т. Водород у ворот [Электронный ресурс] // Газета Коммерсантъ. Газета «Коммерсантъ» № 184  2020. 8 октября. – Режим доступа: свободный, URL: https://www.kommersant.ru/doc/4521376  (дата обращения: 01.01.2023)
  4. Электролиз воды. [Электронный ресурс] // Портал https://obrazovaka.ru/himiya/elektroliz-vody-shema-processa.html  (дата обращения: 11.02.2023)