Водород как эфемерный эквивалент углеводороду может взорвать мировую экономику

Парижское соглашение по климату - это результат научно-политического диалога, который ученые проиграли. При этом наука, как мировой сектор новых знаний, выиграла за счет большего внимания к себе. Этот парадокс обусловлен тем, что перспектива дальнейшего роста доли альтернативной неископаемой энергии в мировом топливно-энергетическом балансе зависит, по большей части, от прогресса в области использования водорода, как ресурса, который позволит аккумулировать в промышленных масштабах энергию, произведенную возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). В то же время элементарные законы физики говорят о том, что на пути воплощения водородных инициатив в жизнь существует слишком много барьеров, которые делают их реализацию в глобальном масштабе чересчур дорогим и небезопасным предприятием.

В этом мы видим основные глобальные риски для устойчивости существующей глобальной энергетики страны и мира. Рекламируя возможности ветровой или солнечной энергии, мы подсознательно уже воспринимаем ее не как отдельный (локальный) вид энергии, а как основной источник "зеленого водорода". Но потребитель водород не ждет. Он в ожидании нового вида энергии - "зеленой" водородной энергии, обладающей неоспоримыми конкурентными преимуществами. Оправдаются ли эти ожидания, учитывая тот факт, что водород сам по себе не является инструментом декарбонизации глобальной энергетики и экономики будущего? "Коричневый", "зеленый", "серый" и другие его цветовые классификации не могут решить проблему изменения климата и тем более заменить углеводороды, так как на организацию производства и получение самого легкого в природе газа требуется столько же энергии, сколько он может ее вернуть через электрохимический цикл.

На сегодняшнем этапе эффективное получение электрической энергии из водорода возможно только электрохимическим методом, при помощи так называемых водородных топливных элементов. Основной же способ ее получения в традиционных энергетических системах - электромагнитная индукция. На современном этапе научного прогресса реализовать его за счет использования Н2 невозможно. Это относится и к теплофикационному циклу, и к газотурбинному циклу ТЭЦ. Данный факт связан с комплексом нерешенных проблем управления кинематическим механизмом высокотемпературного горения этого ресурса, значительно превышающего пороговые пределы технологических возможностей существующих систем генерации, как в воздушной, кислородной среде, так и в смеси с природным газом. Не менее важной проблемой, по нашему мнению, является образование в процессе сжигания водорода оксида азота NO2. Это ядовитый газ с удушающим воздействием.

Наши исследования неопределенностей в климатических прогнозах и масштаба проблем, связанных с использованием водорода и энергии потока (солнца, ветра), доказывают, что ускоренный переход к низкоуглеродным ресурсам провоцирует структурную (труднопреодолимую) инфляцию за счет несбалансированного роста отдельных отраслей. Нарушает глобальную взаимосвязь между энергией, продовольствием и благосостоянием. С учетом элементарных законов физики, термодинамических и логистических недостатков новых источников энергии потребуются десятилетия для того, чтобы они потеснили углеводороды и стали фундаментом глобальной энергетики. Поэтому нефть и газ обречены на то, чтобы лежать в основе энергоперехода. Именно они могут обеспечить человечество дополнительными объемами энергии, требующимися для смены традиционного энергетического уклада. В частности, для создания инфраструктуры, необходимой для использования водородных технологий и ВИЭ. Последние ни при каких условиях не смогут в ближайшие 20-30 лет покрыть рост потребления и одновременно снизить углеродоемкость из-за низкой плотности и высокой себестоимости производимой ими энергии.

Материалоемкость электрохимических технологий и энергии потока является дополнительной планетарной проблемой. К примеру, мировой прирост доли альтернативных источников первичной энергии всего на 1% требует дополнительно вовлечь в технологический цикл более 100 тысяч тонн редкоземельных металлов и более 5 млн тонн меди. При этом увеличение спроса на дефицитные металлы в процентном соотношении обратно пропорционально плотности энергии используемых источников. Следует учитывать низкую энергоэффективность электрохимических и возобновляемых источников энергии (на уровне многоэкзаджоульных оценок). В связи с этим для нашей экономики атомную, гидроэнергетику и природный газ следует срочно признать углеродонейтральными видами генерации на ближайшие годы. Требуется также поиск научно-мотивированного компромисса между более низкой плотностью производства энергии и более высокой материалоемкостью.

Попытки искусственного ограничения выбросов CO2 за счет "косвенных налогов на углерод", ужесточения требований к экологической, социальной и управленческой деятельности горнодобывающих компаний (ESG) являются серьезным тормозом, препятствующим привлечению капитала в прирост запасов всех видов минерального сырья. В том числе и ископаемого топлива. Однако радикальное сокращение инвестиций, необходимых для развития базовых объектов современной глобальной энергетики с целью интенсифицировать отказ от углеводородов, может привести к их дефициту уже в ближайшие 3-5 лет. Заменить их на данном этапе будет нечем. Отсутствие нового конкурентного энергетического ресурса как товара и, как следствие, его рынка сделает масштаб проблемы критическим, что может иметь не только политические последствия, но и взорвать всю мировую экономику.

Водород является эфемерным ресурсом для глобальной энергетики. В ближайшие 10-15 лет альтернативы углеводородам нет, так как создание условий для получения энергии за счет электромагнитной индукции в теплофикационном цикле, рассчитанном на 1500-2500° C, с позиции законов физики проблематично. Поскольку температура горения водорода при схожих условиях, как было сказано выше, значительно превышает этот уровень, а значит требует дополнительных комплексных исследований в области материаловедения и других смежных областей науки.