По словам вице-президента Equinor, выбросы в добывающей отрасли могут «убить концепцию голубого водорода»

Голубой водород, производимый из природного газа с улавливанием и хранением углерода (CCS), часто подвергается критике, потому что он по сути не является решением с нулевым уровнем выбросов. Улавливать можно только до 98% CO2, выбрасываемого в процессе риформинга метана, хотя уровни около 90% часто более реалистичны. Однако менее хорошо известно, что вся производственно-сбытовая цепочка голубого водорода приведет к большим дополнительным выбросам парниковых газов, если не будут предприняты целенаправленные усилия по их сокращению. В этой связи производство низкоуглеродного водорода потребует использования возобновляемых источников энергии и дальнейшего сокращения выбросов по всей цепочке, чтобы заслужить доверие, сказал Хенрик Солгаард Андерсен.

Практически на каждой стадии процесса — от добычи природного газа до его транспортировки, сжатия водорода, улавливания CO2 и его транспортировки в хранилище — есть потенциальные выбросы CO2 , прямо или косвенно из-за использования энергии ископаемого топлива. В то же время утечки метана, который сам по себе мощный парниковый газ, также представляют собой постоянный риск. А если используется сжиженный природный газ (СПГ), дополнительные выбросы еще более вероятны, поскольку СПГ часто транспортируется за границу сильно загрязняющими окружающую среду судами, работающими на нефти, а для сжижения и регазификации требуется дополнительная энергия.

Таким образом, чтобы сделать голубой водород действительно низкоуглеродным решением, вся электроэнергия, используемая в цепочке создания стоимости, должна поступать из возобновляемых источников; Выбросы CO2 от сжигания газа должны быть устранены; при этом также потребуется строгий мониторинг для обеспечения минимальной утечки метана, парниковый эффект которого в 84 раза сильнее по сравнению с углекислым газом в 20-летнем периоде.

Хенрик Солгаард Андерсен, вице-президент по низкоуглеродным технологиям норвежского нефтяного гиганта — и мировой лидер по производству голубого водорода — Equinor, говорит Recharge : «Эти [решения по сокращению выбросов] должны быть реализованы в газовой промышленности, чтобы голубой водород стал долговечным вариантом. В противном случае выбросы убьют концепцию [голубого водорода]».

Он объясняет: «Я всегда честно заявлял, что если мы говорим о слабом месте голубого водорода, то это выбросы по цепочке. Поэтому очень важно, чтобы природный газ, который вы поставляете для голубого водорода, имел низкие выбросы, которые вкдлючают как CO2, так и СН4».

Датчанин говорит, что строгие правила в Норвегии вынудили Equinor потратить много времени и денег на сокращение выбросов метана и CO2 в цепочке поставок, включая питание некоторых своих морских платформ с берега с помощью гидроэлектроэнергии и отправку избыточного газа в резервуар вместо сжигания.

«Это означает, что на самом деле выбросы на шельфе [на таких платформах] близки к нулю, и это тот же тип решений, необходим при добыче природного газа у других», — говорит он. «Так, если вы, скажем, используете российский газ, то его необходимо компремировать на всем пути от Ямала [на северо-западе Сибири] до Великобритании; также вам необходимо использовать возобновляемую энергию при рекомпрессии, иначе вы просто увеличите количество выбросов CO2″.

«А когда вы импортируете СПГ, вам необходимо убедиться, что производство СПГ оснащено системой CCS [поскольку в процессе сжижения из природного газа выделяется CO2], как это сделано в Норвегии на заводе Snøhvit».

Андерсен говорит, что сокращение выбросов в процессе добычи не является непосильной задачей — все газовые компании могут сократить их, если захотят, но это потребует от них дополнительных затрат.

«Мы электрифицировали многие наши морские установки, используя большое количество возобновляемой энергии для привода всего нашего действующего оборудования на морских платформах; так же мы внедряем систему CCS. Что касается морского сектора, то поскольку мы эксплуатируем большое количество судов по всему миру — рассматриваем возможность их перевода на менее углеродоемкие виды топлива, конечно, [в долгосрочной перспективе] на аммиак или биотопливо. Что касается утечки метана, то мы внедрили множество различных методик и процессов, чтобы избежать утечек, как во время пуска, так и во время остановок и критических операций, где такие ситуации могут произойти. Это не ракетостроение. Это скорее вопрос стоимости. Люди должны быть готовы пойти на потенциальные дополнительные расходы, чтобы внедрить это».

Утечка метана является одним из крупнейших источников прямых выбросов парниковых газов в газовой промышленности. Например, российский газовый гигант «Газпром» недавно признал, что из-за утечки в трубопроводе в атмосферу попало 2,7 миллиона кубометров метана, и еще 900 000 кубометров в результате «планового технического обслуживания» в мае и июне этого года.

Почему нельзя улавливать весь CO2 при производстве голубого водорода?

Влиятельный энергетический аналитик Майкл Либрейх, основатель Bloomberg New Energy Finance, недавно сказал в интервью Recharge, что улавливание только 90% выбросов при производстве голубого водорода «недостаточно», и что этот показатель должен составлять 100% или «более 90%».

Андерсен объясняет, что 100% улавливание углерода при риформинге метана физически невозможно. «В этих процессах получения голубого водорода всегда будет оставаться некоторое количество CO2, потому что это каталитические процессы», — объясняет Андерсен. «Поэтому они управляются тем, что мы называем каталитическим равновесием, реакционным равновесием, и вы никогда не сможете добиться 100% конверсии, это невозможно, когда речь идет о законах природы. Но мы считаем, что при использовании лучших технологий мы сможем достичь, возможно, до 97-98%».

Он объясняет трудности улавливания углекислого газа из дымовых газов на электростанциях, работающих на природном газе. «Давление очень низкое, а концентрация CO2 очень низкая… поэтому это очень сложно. Это как найти иголку в стоге сена. И чем больше [CO2] вы удаляете, тем меньше становится иголка. И, наконец, она становится настолько крошечной, что вы не можете ее достать.

«В установке по производству голубого водорода CO2 находится под высоким давлением. Поэтому изначально у нас гораздо больше иголочек, и именно поэтому вы можете улавливать гораздо больше CO2 на заводе голубого водорода по сравнению с установкой дожигания, показатель можно довести до 97-98%».

Согласно недавнему отчету Ассоциации водорода и топливных элементов Великобритании под названием » Доводы в пользу голубого водорода», стандартный метод производства серого водорода из природного газа — паровой метановый риформинг (SMR) — может улавливать только 90% выбросов CO2. Чуть более дорогой процесс, известный как автотермический риформинг (ATR), требующий добавления чистого кислорода, может улавливать 98%, говорится в статье.

Андерсен объясняет, что компания Equinor еще не решила, какой из этих двух процессов она будет использовать для производства голубого водорода, но, скорее всего, она выберет ATR. «Мы видим, что для малых и средних масштабов SMR будет лучшим решением. Но когда дело доходит до больших масштабов, ближе к 1 ГВт, ATR является более экономически эффективным решением».

Он говорит, что Equinor может получать кислород из своих проектов по производству «зеленого водорода», который расщепляет молекулы воды на кислород и водород, что позволит снизить общие затраты. Но производство кислорода другими способами потребует дополнительной энергии, которая также должна быть углеродно-нейтральной, чтобы избежать дополнительных выбросов в цепочке создания стоимости, отмечает он.

Как голубой водород может обеспечить чистый нуль

Андерсен говорит, что хотя голубой водород по своей сути не является решением с нулевым балансом, он может стать таковым благодаря добавлению углеродно-нейтрального биогаза, который производится путем ферментации растительной массы в огромных резервуарах, известных как анаэробные метантеки.

«Одна из концепций, над которой мы работаем и которую мы опубликовали полтора года назад, заключается в добавлении биогаза — углеродно-нейтрального компонента — в природный газ. Таким образом, когда вы улавливаете [CO2, который был поглощен растительной массой в процессе роста], он становится углеродно-отрицательным. Возможно, [добавление] 5% в общей сложности также покроет потенциальные выбросы в атмосферу».

Потенциальные выбросы в процессе CCS

Часто упускается из виду, что для улавливания и хранения CO2 требуется много энергии, которая, наоборот, может увеличить выбросы углерода, если источником энергии является ископаемое топливо. Углерод улавливается путем пропускания дымового газа или, в случае с голубым водородом, сингаза — смеси водорода, угарного газа и двуокиси углерода — через распыление химического растворителя, известного как амин, который поглощает CO2. Затем насыщенный CO2 растворитель нагревают, в результате чего углекислый газ высвобождается в высококонцентрированной форме. Затем его сжимают, охлаждают, сушат и конденсируют под давлением 200 бар, после чего перекачивают в резервуар, где он будет храниться вечно. После растворитель может быть переработан и повторно использован тысячи раз.

Как объясняет Андерсен, весь этот процесс требует большого количества тепла и электроэнергии. «Когда вы отделяете CO2 [из растворителя], вам требуется низкотемпературное тепло — 134°C, что на самом деле является преимуществом, поскольку использование низкотемпературных [электрических] нагревателей — это очень хороший способ создания высокой энергоэффективности. Но все же потребность в энергии будет. Сжатие CO2 до 200 бар потребует много энергии. Рециркуляция растворителя требует много энергии, и есть разные способы ее получения — из возобновляемых источников энергии или мы можем производить ее внутри процесса при производстве голубого водорода. «АТР — это то, что мы называем экзотермической реакцией, она выделяет тепло, почти как процесс горения. Поэтому, когда вы добавляете кислород и природный газ, они сгорают и повышают тепло внутри реактора». В целом, по его словам, количество энергии, необходимое в процессе производства голубого водорода, равно 5-10% от энергетического содержания водорода.

/decarbonization.ru/