Швейцария тоже включилась в охоту за природным водородом
Во Франции недавно было обнаружено месторождение природного водорода. Этот источник энергии может произвести революцию в энергоснабжении. Начали его искать теперь и в Швейцарии. Однако у этой так называемой «чистой нефти будущего» есть и свои недостатки.
Водород считается важнейшим элементом общего «энергетического перехода», то есть отказа от минерального топлива и переориентации на альтернативные источники энергии. Он мог бы заменить бензин в автомобилях и керосин в самолетах, способствуя развитию транспортной мобильности с опорой на двигатели, работающие без выделения вредных парниковых газов. Однако и здесь тоже существует немаловажная проблема: промышленное производство такого водорода будет приводить к наносящим вред климату выбросам.
Более 90% водорода в мире производится сейчас на базе ископаемого сырья, в первую очередь метана. И хотя водород можно получать и с помощью возобновляемых источников энергии, эти методы пока все еще очень затратны и нерентабельны. В связи с этим основной интерес ученых и бизнеса обращен сейчас к так называемому природному водороду и к возможностям добывать его из недр земли. Многочисленные стартапы в США, Австралии и Испании уже начали проводить разведывательное бурение с целью поиска месторождений этого газа.
Показать больше
Швейцария развивает водородные технологии мобильности
Недавнее открытие большого месторождения природного водорода во Франции (регион Эльзас-Лотарингия) доказывает, что, возможно, этот газ встречается в природе не столь уж и редко, как считалось ранее. В Швейцарии в теории тоже могут обнаружиться запасы природного водорода. Первые разведывательные исследования этого вопроса уже дали многообещающие результаты. Ниже мы собрали все, что следует знать о природном водороде, его свойствах и возможностях в качестве топлива будущего.
Как образуется природный водород?
Источником природного водорода являются происходящие в недрах Земли химические реакции, прежде всего реакция окисления железосодержащих минералов и радиолиз воды (расщепление молекул воды под действием естественной радиоактивности).
В результате этих реакций высвобождаются молекулы водорода (H2), которые обычно существуют в сочетании с другими элементами, например вместе с кислородом, в результате чего мы получаем воду (H2O). Такой водород или поднимается на поверхность и уходит в атмосферу или же накапливается в подземных кавернах.
В чем состоит отличие между природным водородом и водородом, произведенным индустриальным способом?
Их свойства и химический состав одинаковы. В обоих случаях это легковоспламеняемый газ без запаха. Разница заключается в способе его получения: природный (или «белый») водород образуется глубоко под землей, синтетический водород производится в результате химических процессов на базе промышленных предприятий.
При сжигании водорода нет вредных выбросов, однако все равно он тоже производит один из самых распространенных парниковых элементов — водяной пар. При его же искусственном производстве выделяется парниковый элемент, куда более проблемный, — СО2. Так получается потому, что синтетический водород вырабатывают на базе ископаемого сырья. Такой водород называют «серым». Если его производство ведется при помощи оборудования, которое улавливает и связывает выделяемую углекислоту, то тогда речь идет о «синем» водороде.
Показать больше
Водород — бензин завтрашнего дня?
Водород можно добывать и путем электролиза — молекулы воды с помощью электричества расщепляются на свои составные элементы, то есть на водород и кислород. Если при этом электричество вырабатывается с помощью возобновляемых источников энергии, таких как солнце или ветер, то такой водород называется «зелёным».
Каковы преимущества природного водорода?
Водород является как носителем, так и источником энергии. При его сжигании выделяется только водяной пар — это его единственный побочный продукт. Водяной пар также относится к «парниковым элементам», мы видим его каждый день на небе в формате облаков. При одинаковой массе одна молекула водорода содержит, однако, примерно в три раза больше энергии, чем бензин.
Водород можно использовать для заправки легковых и грузовых автомобилей и самолетов, оснащенных так называемыми «топливными элементами», преобразующими химическую энергию топлива в электрическую энергию. Преимущество природного водорода состоит в том, что это практически неисчерпаемый энергоресурс. Цикл возникновения водорода гораздо короче (несколько десятилетий или столетий) длительности процессов, в результате которых происходит превращение органических веществ в нефть. Эти процессы, как известно, могут занимать миллионы лет.
Запасы водорода могут восполняться со скоростью, обеспечивающей возможность его непрерывного производственного применения. Плюсом является и стоимость добычи природного водорода, которая по некоторым оценкам составляет менее 1,0 доллара США за килограмм (USD/кг). Это делает его дешевле водорода, получаемого за счет переработки ископаемого сырья (от 0,5 до 1,7 USD/кг) или даже за счет возобновляемых источников энергии (от 3 до 8 USD/кг).
«Природный водород может стать новым важным источником энергии глобального масштаба», — указал недавно в интервью швейцарскому франкоязычному общественному телеканалу RTS Джефри Эллис (Geoffrey Ellis), чиновник Геологической службы США (United States Geological Survey, научно-исследовательская правительственная организация, специализирующаяся в геологической съёмке и изучении наук о Земле, прим. ред.).
Почему водород стал актуальной темой именно сейчас?
Еще десять лет назад существование залежей природного водорода промышленных масштабов считалось весьма маловероятным. Или же они, как предполагалось, остаются пока недоступными. Но все изменилось в 2012 году, когда в Мали было случайно обнаружено большое месторождение природного водорода. Там сейчас водород сжигается на месте, обеспечивая с помощью генератора электричеством небольшую деревню.
В мае 2023 года энергетическая компания Française de l’Energie объявила об открытии крупных запасов водорода в регионе Эльзас-Лотарингия. Мощность месторождения может достигать 46 млн тонн, что эквивалентно половине всего водорода, ежегодно производимого в мире промышленным способом.
Где находятся крупнейшие в мире возможные месторождения «белого водорода»?
В мире есть много регионов с геологическими условиями, способствующими образованию природного водорода — важнейшими условиями являются наличие железнорудных запасов, температура выше 200°C и инфильтрация в соответствующие горизонты достаточного количества воды. Кроме США, Австралии, Франции и Испании перспективные с этой точки зрения регионы расположены в России, Канаде, Омане, Японии и Китае.
Есть ли запасы природного водорода в Швейцарии?
Все имеющиеся данные свидетельствуют в целом о возможности наличия в регионе Швейцарских Альп природного водорода, тем более что в результате столкновения тектонических плит, приведшего к их образованию, ближе к поверхности Земли были вынесены богатые железосодержащими рудами массивы породы.
«Мы обнаружили образцы горных пород, которые свидетельствуют об их участии в естественном производстве водорода. Теперь нам предстоит выяснить, где в недрах земли находятся водородопроизводящие горизонты», — рассказывает геохимик Эрик Гоше (Eric Gaucher), один из основателей стартапа Lavoisier H2 Geoconsult.
Первые исследования, которые Эрик Гоше провел недавно в кантонах Граубюнден и Вале, вполне обнадеживают: в глубинах этих регионов вполне могли бы располагаться целые «водородные кухни». Следующим шагом, как говорит Эрик Гоше, должен стать поиск источников финансирования дальнейшей геологоразведывательной и научно-исследовательской работы.
Репортаж швейцарского общественного телевидения RTS 22 июля 2023 г. об исследованиях природного водорода в кантоне Вале.
Каков потенциал Швейцарии в качестве источника «белого водорода»?
По мнению Эрика Гоше, было бы пока очень рано уже считать Швейцарию «водородным Катаром». Несмотря на научный интерес к этому виду топлива, необходимая степень рентабельности применения природного водорода в качестве источника энергии пока не достигнута ни в одной стране мира — за исключением Исландии с ее неограниченными геотермальными источниками.
Кроме того, Швейцарии необходимо еще внести соответствующие изменения и дополнение в свое горное законодательство (в кантоне Берн это Bergregalgesetz / Loi sur la régale des mines, BRGВнешняя ссылка / LRéMiВнешняя ссылка), которое регулирует отношения в сфере пользования недрами, устанавливает порядок использования недр для различных народнохозяйственных надобностей, правила безопасного ведения горных работ и порядок охраны недр. Разрешать ли проведение соответствующих геологоразведочных работ на данной территории — этот вопрос в Швейцарии находится в сфере компетенций и предметов ведения субъектов федерации (кантонов). В прошлом году такие поправки уже внесла в свои законы Франция.
Какова позиция экологов?
По мнению эксперта по климату швейцарского отделения организации Greenpeace Натана Золотурнмана (Nathan Solothurnmann), применение водорода в качестве топлива имеет и свои недостатки. Во-первых, водород — это весьма летучее вещество с высоким риском утечки из неплотно закрытых хранилищ. В атмосфере он оказывает якобы вредное воздействие на климат в одиннадцать более сильное, чем в случае СО2. Об этом Натан Золотурнман заявил недавно в интервью швейцарской газете Le Nouvelliste.
Кроме того, разработка месторождений, хранение и транспортировка «белого водорода» требуют создание определенной инфраструктуры, что опять же якобы может негативно сказаться на окружающей среде. По мнению эксперта, природный водород следует использовать лишь как заменитель метана в рамках определенных химических процессов — например, при производстве удобрений. «Идея о возможности массового применения водорода в качестве топлива — это опасная иллюзия», — считает он.
В соответствии со стандартами JTI
Показать больше: Сертификат по нормам JTI для портала SWI swissinfo.ch
Обзор текущих дебатов с нашими журналистами можно найти здесь. Пожалуйста, присоединяйтесь к нам!
Если вы хотите начать разговор на тему, поднятую в этой статье, или хотите сообщить о фактических ошибках, напишите нам по адресу russian@swissinfo.ch.