Водородные автомобили с топливными элементами (FCEV) когда-то преподносились как главная альтернатива бензину и дизелю — своеобразный «автомобиль будущего», лишенный вредных выбросов. Однако время расставило акценты иначе. Перспективы FCEV применительно к легковым моделям сегодня выглядят достаточно размыто, а вот сегмент грузового транспорта, наоборот, демонстрирует уверенный интерес к водородным технологиям. Кроме топливных элементов, рассматривается и другой путь — прямое сжигание водорода в двигателе внутреннего сгорания. Этот вариант также считается одним из перспективных способов снижения углеродного следа коммерческого транспорта.
Проблема в том, что сам водород не бывает «грязным» или «чистым» в буквальном смысле — газ всегда остается бесцветным. Различия касаются исключительно способа его производства и объема выбросов CO2, которые при этом образуются. Именно поэтому специалисты условно присваивают водороду разные «цвета» в зависимости от технологии получения.
Классификация водорода по способу производства:
- серый — получают риформингом природного газа; самый распространенный на сегодняшний день метод;
- коричневый и черный — производится из угля (бурого и каменного соответственно), сопровождается серьезными выбросами CO2;
- голубой — по сути тот же серый водород, но с применением технологий улавливания углерода;
- зеленый — производится электролизом воды с использованием возобновляемых источников энергии;
- бирюзовый — метан разлагается на водород и технический углерод без выделения CO2;
- белый — природный водород, добываемый непосредственно из недр земли;
- золотой — образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов в истощенных нефтяных месторождениях;
- пурпурный, розовый, красный — производится электролизом с использованием энергии атомных станций.
На сегодняшний день около 60% всего производимого в мире водорода приходится именно на «серый» вариант, получаемый методом парового риформинга метана. Сырьем здесь служит природный газ. Еще порядка 20% производится из угля. Оба этих метода базируются на ископаемом топливе, а значит, ни о какой реальной декарбонизации речи не идет — по сути, это лишь смена формы использования того же самого топлива.
Наибольшие надежды эксперты возлагают на зеленый и голубой водород следующего поколения — именно эти варианты способны сочетать низкие выбросы с потенциалом массового производства. Правда, экологически чистый водород пока производится в очень ограниченных объемах и сталкивается с рядом серьезных препятствий.
Зеленый водород получают электролизом воды за счет солнечной, ветровой и гидроэнергии. Проблема в том, что для этого процесса требуются драгоценные металлы — иридий и платина, что делает производство дорогим удовольствием.
Голубым водород называется в том случае, если CO2, образующийся при взаимодействии природного газа с водяным паром, улавливается и хранится. Но здесь есть нюанс: технически уловить весь углекислый газ невозможно, а метан — основной компонент природного газа — обладает куда более выраженным парниковым эффектом, чем сам CO2. С учетом утечек при добыче и транспортировке газа выбросы на протяжении всего жизненного цикла так и не удается свести к нулю.
Интересно, что если для получения голубого водорода использовать биометан из биомассы, теоретически можно даже выйти на отрицательный баланс выбросов CO2. Правда, тогда возникает закономерный вопрос: есть ли смысл превращать возобновляемое топливо в водород, если сам биометан уже является экологичной альтернативой? Ответ на этот вопрос также требует полной оценки жизненного цикла продукта.
Именно с целью разобраться, какой «цвет» водорода следующего поколения оптимален для грузового транспорта, известный Чалмерский технологический университет из Швеции провел масштабную оценку жизненного цикла водородного топлива применительно к грузовым автомобилям. Полученные выводы вполне применимы и за пределами Скандинавии — результаты исследования могут послужить ориентиром для принятия решений на государственном уровне в самых разных странах, где декарбонизация коммерческого транспорта становится приоритетной задачей.
