Зеленый водород: перспективы для Поднебесной

Для достижения углеродной нейтральности к 2060 году Китай намерен ускорить переход к зеленому водороду, получаемому с использованием возобновляемых источников энергии. Уже в 2023 году страна стала мировым лидером по установленным мощностям электролизеров и в текущем году продолжает их стремительно наращивать. В то же время значительная часть производимого водорода в настоящий момент по-прежнему синтезируется из ископаемого топлива.

При этом страна обладает потенциалом занять лидирующие позиции в производстве зеленого водорода в ближайшем будущем. Однако на пути к лидерству Китай сталкивается с такими вызовами, как географический дисбаланс спроса и предложения, а также дефицит водородной инфраструктуры

Виды водорода

По данным Международного энергетического агентства (IEA), для выполнения обязательств по борьбе с изменением климата к 2030 году объемы производства экологически чистого водорода должны достигнуть 34 млн тонн (1,2 млрд Гкал), а к 2050 году — 100 млн тонн 3 (3,4 млрд Гкал).

По данным Международного энергетического агентства (IEA), для выполнения обязательств по борьбе с изменением климата к 2030 году объемы производства экологически чистого водорода должны достигнуть 34 млн тонн (1,2 млрд Гкал) 2, а к 2050 году — 100 млн тонн (3,4 млрд Гкал).

В зависимости от способа производства водороду присваивают разные цвета (Рисунок 1).

Бурый (коричневый) водород добывается с помощью газификации угля: процесс подразумевает окисление под воздействием высоких температур. Этот вид водорода занимает 20 % мирового производства. Стоимость и вредные выбросы коричневого водорода сопоставимы с серым.

Серый водород производят из ископаемых видов топлива (метана) путем конверсии — смешивания с водяным паром и нагреванием. Это самый дешевый, самый грязный и самый популярный способ, который занимает примерно 75 % мирового производства. Объем парниковых газов в этом случае сопоставим со сжиганием углеводородного топлива.

Голубой водород получают из ископаемых видов топлива, оснащая производство системами улавливания и хранения углерода.

Бирюзовый водород является продуктом пиролиза метана — разложения газа под действием высоких температур без доступа кислорода. Бирюзовый водород считается относительно экологичным, а при его производстве образуется твердый углерод, который можно использовать в промышленности.

Розовый водород получают с помощью электролиза с использованием ядерной энергии, что позволяет достичь практически нулевого уровня выбросов.

Зеленый водород — водород, получаемый с помощью специальной установки — электролизера. Электролизер позволяет разложить воду на водород и кислород с помощью электрического тока, источником которого являются ВИЭ. В основу высоких цен на зеленый водород заложены два фактора: высокая цена на электроэнергию за счет ВИЭ и высокая стоимость электролизеров. Водородные электролизеры постепенно становятся более эффективными и доступными за счет увеличения масштабов производства и технологического усовершенствования. В отчете «Сокращение себестоимости зеленого водорода» (Green Hydrogen Cost Reduction) IRENA отмечает, что в перспективе до 2050 года себестоимость килограмма зеленого водорода может снизиться с нынешних $5 до $1.

Зеленый водород. Текущее положение и возможности для Китая

Китай является крупнейшим производителем и потребителем водорода в мире; ежегодный объем производства составляет 35 миллионов тонн (1,2 млрд Гкал).

К 2060 году ежегодный спрос на водород в Китае может увеличиться в три раза по сравнению с аналогичным показателем в 2020 году — до 100– 130 миллионов тонн (3,4–4,4 млрд Гкал), включая 70–90 миллионов тонн (2,4–3,1 млрд Гкал), которые будут приходиться на экологически чистый водород (Рисунок 2).

Дело в том, что, в соответствии с целью достижения Китаем углеродной нейтральности к 2060 году, химическому, энергетическому, сталелитейному и транспортному секторам потребуются наибольшие объемы экологически чистого водорода для перехода к нулевым выбросам углерода.

По состоянию на июнь 2024 года в Китае общая мощность установленных электролизеров — 13 гигаватт, при этом 1,2 гигаватт, по оценкам МЭА, приходится на электролизеры, которые запитываются от ВИЭ (Рисунок 3).

По прогнозам Rystad Energy, к концу текущего года в Китае будет дополнительно установлено около 2,5 ГВт мощностей электролизеров для производства зеленого водорода. Ожидается, что данные мощности позволят производить 250 000 тонн в год зеленого водорода (8,5 млн Гкал) дополнительно к текущим 120 000 тонн (4,1 млн Гкал) (Рисунок 4). Данный уровень позволит существенно опередить национальные цели по вводу мощностей для производства зеленого водорода (200 000 тонн к 2025 году).

Отметим, что производство одного миллиона тонн зеленого водорода в год требует электролизеров мощностью 10 гигаватт, генерации возобновляемой энергии в объеме 20 гигаватт, а также инвестиций в размере около 30 млрд долл. США.

Государственная поддержка развития зеленого водорода в Китае

В марте 2024 года водородная энергетика впервые была упомянута в ежегодном отчете китайского правительства о работе: она была названа «передовой» отраслью, развитие которой будет ускорено. Это произошло после того, как Пекин обнародовал национальную стратегию использования водорода на период с 2022 по 2035 год.

Центральное правительство рассматривает водородную промышленность как стратегически важную отрасль и планирует существенно увеличивать производство экологически чистого водорода.

В планах — активизация исследований и разработок передовых водородных технологий, поэтапное развитие технологий производства, хранения и транспортировки водорода, строительство водородной инфраструктуры и разработка стандартов качества и безопасности применения водорода.

Многие провинции и регионы Китая включили водород в свои планы развития, и в настоящее время разрабатывается более 120 проектов по использованию экологически чистого водорода.

Так, на прошедшем в Шанхае в июне 2024 года ЭКСПО по углеродной нейтральности Китай представил множество масштабных проектов, продемонстрировав свои планы на будущее в области использования водорода.

Развитие инфраструктуры для производства зеленого водорода в Китае идет быстрыми темпами, поскольку страна стремится балансировать спрос и предложение активно развиваемых ВИЭ мощностей. Так, по данным обновленного отчета МЭА в 2023 году Китай установил почти 350 ГВт новых возобновляемых мощностей.

Проекты по производству экологически чистого водорода могут помочь освоить часть возобновляемой энергии, производимой на северо-западе Китая, где расположено большинство крупномасштабных ветряных и солнечных проектов, а спрос на электроэнергию низкий.

О вызовах, с которыми сталкивается Китай, — в "Климатическом вестнике № 23" по ссылке. В нем вы также найдете статьи о цифровых двойниках планеты, рынке биотоплива в Евросоюзе, новых климатических рекордах, финансировании борьбы с пластиком, борьбе с опустыниванием и ESG-инвестициях.