Вторая беседа с академиком Михаилом Федонкиным
Вторая беседа нашего специального корреспондента Вячеслава Терехова с академиком Михаилом Федонкиным посвящена проблеме использования водорода и его соотношению с углеводородами.
В предыдущей беседе мы говорили о проблеме поиска залежей водорода, и есть ли они. Выяснили, что науке известно, где его искать и как он создается в недрах. Но возникает вопрос: как его собрать, в чем хранить?
Большие объемы водорода предполагают хранить в соляных пещерах или в пластах истощенных газовых залежей. Хранение или перемещение водорода в меньших объемах – либо в сжатом под большим давлением (сотни атмосфер) газообразном состоянии, в абсорбированном или химически связанном виде, либо в сжиженном состоянии при температуре -253°C. Специалисты утверждают, что такое глубокое охлаждение приведет к значительной (до 35%) потери энергии. Таким образом, появляются сложности в цепочке – рентабельность, конкурентоспособность и безопасность!
Во многих странах Европы, в США, Австралии выделены средства на постройку водородных хабов, где водород промышленными способами будет производиться, храниться и распределяться. Полагаю, там найдется место и для природного водорода. Но нередко высказываются мнения, что природный водород может стать региональным энергетическим подспорьем, чтобы не тратиться на его транспорт и прочее.
Проблемы использования водорода
Перейдем к вопросу его использования. Известно, что водород очень чистый и сильный энергоноситель. Удельная теплота его сгорания равна 140 мегаджоулям на килограмм, то есть в три раза больше, чем при сгорании газа и нефти. Эту тепловую энергию можно использовать?
Можно. Расход водорода в качестве горючего в разы меньше, чем бензина или дизеля, но нельзя забывать о высокой стоимости водорода с учетом больших затрат на добычу, хранение, транспорт, меры безопасности. Серьезных вложений потребует и создание под водород специальной инфраструктуры или адаптацию газовой.
Водород по своей классификации, как написано в некоторых статьях, различается по цвету: белый, желтый или золотой, зеленый, синий. Это разные качества водорода? О каком мы говорим?
Мы говорим о белом, или о золотом. Это и есть тот природный водород, который мы ищем в недрах. В обширной литературе встречаются названия разных цветов водорода при том, что он всегда прозрачный. Условные цвета стали давать водороду, обозначая различные методы его получения и степень их углеродной нейтральности.
Тогда почему природный называют золотым?
Потому что на его добычу меньше придется тратить средств, чем на производство. По крайней мере, сейчас все на это надеются.
Запасы водорода и перспективы его использования
Мы говорим о значительных запасах водорода. Можно ли в таком случае считать, что в перспективе водород и электричество полностью заменят углеводородные ископаемые?
Нет, я думаю, что мы не обойдемся без них. Во-первых, даже если мы будем широко добывать водород, то для его использования необходимо создать новую индустриальную структуру, а может быть даже и перестраивать имеющуюся. Но у разных стран уровень технологического развития неодинаков, как и экономические возможности. Перестраивать инфраструктуру – это очень дорого. К тому же рынок водорода только формируется, и пока он не очень понятен. Несмотря на это, государственные и частные инвестиции в получение и применение водорода нарастают.
Но процесс перестройки энергетики не будет быстрым, мы говорили о причинах этого. Но главная причина, почему не сможем обойтись без углеводородов, та, что именно они, особенно нефть, являются сырьем для производства пластмасс, резины, удобрений и даже пищевых продуктов. Это колоссальная индустрия. Как без нее обойтись?
И все же нередко можно слышать, что лет через 50 углеводороды исчерпаются, и планета Земля останется без них.
Да, такие прогнозы есть. Но с другой стороны, есть и понимание, что некоторые виды углеводородов возобновляемы.
Углеводороды возобновляемы?!
Да. Они не просто, появившись миллионы лет назад, ожидают нашего внимания в залежах. В недрах Земли постоянно протекают многообразные процессы преобразования органического вещества, его взаимодействия с геологической средой, идет генерация простых и сложных соединений, включая нефть. Серпентинизацию, о которой мы говорили ранее, иногда называют фабрикой углеводородов. Это глобальный источник эмиссии огромных объемов водорода и метана, участвующих в образовании органических соединений. Он распространен в зонах срединно-океанических хребтов и в недрах континентальных окраин, там, где под них погружаются плиты океанической коры.
Как я понимаю, подобный вывод, если он будет признан, ведет к изменению взгляда на использование нефти и углеводородов. Если они тоже принадлежат к возобновляемым источникам энергии, то (эврика!) не нужно опасаться, что они закончатся! Значит, энергетическое направление всех экономик мира может не видоизменяться: газа и нефти на всех хватит на всю земную жизнь. А что тогда водороду делать, зачем он нужен, если он не заменит углеводороды?
Водород имеет еще одно бесспорное преимущество – он многократно опережает углеводороды по объему и скорости глобальной генерации. Но, возможно, уступает им в части формирования крупных скоплений. С этим предстоит разбираться. Я надеюсь, что природному водороду найдется значительное место: его включение в систему развития энергетики сделает ее более эффективной, гибкой и экологичной.
Экологический аспект водородной темы мне представляется чрезвычайно важным. Молекулярный водород, пусть даже в очень низких концентрациях, присутствует во всех типах обитаемой среды на Земле, он служит важнейшим источником энергии микроорганизмов, он активно участвует во многих процессах, как органической, так и неорганической природы. Потоки водорода влияют на природные обстановки в недрах, на поверхности Земли, в донных ландшафтах Мирового океана и пресноводных бассейнах.
Изученность природных явлений с участием водорода в недрах Земли пока недостаточна для решения задач, связанных с поисками его скоплений. Рост количества научных публикаций, посвященных природному водороду, выводит эту тему в число приоритетных направлений фундаментальной и прикладной науки. И это внушает оптимизм и надежду на успех активного вовлечения водорода в развитие многих отраслей промышленности.
