«Водородный бум» есть — морских перевозок нет

Идеология энергоперехода в отдельных странах подталкивает правительства и бизнес к увеличению объемов производства водорода. Но можно ли его экспортировать, используя морские перевозки?

Главный принцип энергоперехода, который так активно сегодня пытаются развивать правительства США, европейских и некоторых азиатских стран, — это использование энергоносителя, не оставляющего (при производстве и использовании) углеродного следа, а также являющегося возобновляемым. Под эти условия пока что подходят лишь солнце, ветер и «зеленый» водород.

Однако солнечные панели и ветропарки в силу зависимости от погодных условий нуждаются в дополнительном источнике генерации, способном их подстраховать — в водороде, который политики в ЕС, США, а также ряде стран Азии призывают производить все больше. К примеру, правительство и бизнес в Австралии готовы тратить на эту задачу огромные ресурсы и время.

Как считают Wood Mackenzie, к 2050 году Австралия может экспортировать низкоуглеродный водород на сумму от $50 млрд до $90 млрд, а доля этой страны на мировом рынке низкоуглеродного водорода может достигнуть 25-45 млн т.

При этом в консалтинговой группе обозначили главную проблему Австралии. Речь идет даже не о сомнительной экологичности продукта. Напомним, даже «зеленый» водород не такой уж возобновляемый, поскольку при производстве требует сотен тонн дистиллированной воды, а истощение водных ресурсов в любом регионе мира — это урон местной экосистеме.

В данном случае речь идет о сложности транспортировки водорода, причем именно по морю.

Главные экспортные рынки для энергоносителей Австралии — это Япония, Южная Корея, Китай, Индия и Европа. Очевидно, что раз уж Канберра активно наращивает производство водорода, ей нужен флот, способный доставить энергоноситель морским путем на все эти рынки. При этом нет четкой синхронизации между двумя процессами: ростом инвестиций, позволяющих увеличивать производственные мощности водорода, и разработкой технической возможности транспортировать этот водород на судах.

С созданием подобного энергоносителя все относительно понятно, его главная проблема сейчас — это себестоимость продукта, которая пока не может конкурировать с традиционным метаном. А вот вопрос перевозки по морю до сих пор остается открытым. Только в последние несколько лет некоторые страны начали тестировать разные способы доставки такого энергоносителя на судах.

Пример Австралии тем и хорош, что ярче всего показывает проблематику работы с водородом. На первый взгляд, кажется, что страна просто обязана заниматься именно этим типом энергоносителя. Ветропарков и солнечных панелей, необходимых для производства «зеленого» водорода, на континенте много: погодные условия для их работы намного лучше, чем в США, Европе или Китае. Портфель проектов электролизеров в Австралии (по состоянию на 2020 год) тоже весьма внушительный — 2,94 ГВт мощности. Объем австралийских проектов, связанных с водородом, на продвинутой и ранней стадии в этом году вырос еще на 45%, до 4,25 ГВт.

Как пишет Reuters, владельцы трубопроводов и сетей, пользуясь безоговорочной поддержкой в этом вопросе со стороны властей Австралии, уже выделили $180 млн на целый ряд проектов, связанных с «зеленым» водородом. Австралийское агентство по ВИЭ сообщило, что трубопроводные компании вошли в шорт-лист на получение финансирования от правительства в размере 70 млн австралийских долларов.

Компании также занимаются вопросом добавления водорода (до 10%) в трубопроводы для метана, привлекая для этой задачи даже китайские корпорации State Grid Corp of China и Singapore Power. В Сиднее в этом году уже будет запущена магистраль, по которой будут прокачивать 2% водорода (остальное — метан).

Но при всех этих достижениях и уникальных условиях для наращивания производства водорода в правительстве и крупнейших компаниях Австралии до сих пор не выработана стратегия по продаже водорода в другие страны.

Выходит, пока в стране реализуются проекты вроде HyEnergy Project, ни у кого нет четкого плана, как его доставить в другие страны.

В Европе с этим проще, хоть и с оговорками, — там есть трубопроводная сеть.

Да, газопроводы в ЕС строились не по единому проекту и в разное время, трубы состоят из разных сплавов, а значит обладают разной степенью изнашиваемости при прокачке по ним водорода, следовательно, они могут транспортировать его, но в разных соотношениях с метаном. Теоретически их можно модернизировать и доработать, чтобы транспортировать водород в любую точку ЕС. Конечно, встает вопрос об экономической целесообразности подобной затеи, но она хотя бы решаема в техническом плане.

Но как быть с морем, где нет никаких трубопроводов? Простой факт, чтобы лучше понять проблематику: первое в мире судно, способное перевозить водород (в сжиженном состоянии) спустили на воду только в декабре 2019 года. Выходит, экспортерам водорода вроде Австралии предстоит долгая и затратная работа по созданию флота, способного перевозить такой груз по морю.

Австралия — второй в мире по величине владелец водородных проектов после Нидерландов — пока только делает первые шаги в этом направлении. В распоряжении Канберры лишь одно судно, способное транспортировать водород — «Suisso Frontier». Его создала в 2019 году японская Kawasaki Heavy Industries. Постройку финансировали частные корпорации и госкомпании Японии. «Suisso Frontier» способно перевозить до 1 250 кубометров водорода (в сжиженном состоянии при температуре -253°C). Для Японии, которая принимает такой груз, это не слишком много по меркам общего объема потребления энергоносителей.

По прогнозам правительства этой страны, в 2050 году общий объем импорта сжиженного водорода, в том числе для топлива в автомобилях, оценивается в 20 млн т. Сейчас Япония импортирует лишь несколько тысяч тонн. Будет ли спрос на водород расти так, как этого хотят японские политики? Сказать трудно, ведь в 2020 году в Японии было зарегистрировано лишь 3757 машин на водородных топливных ячейках. Причем почти все они — собственность госструктур. Обычные граждане не горят желанием покупать авто на водороде, средняя цена которого — $68 тыс. (с учетом госсубсидий).

В связи с этим местные СМИ вроде Yomiuri Shimbun даже выражают весьма здравый скептицизм по поводу спроса на водород, причем не из-за стоимости авто, а цены самого топлива. «По оценкам министерства экономики, стоимость водорода сейчас — около 100 йен за кубометр. При масштабировании поставок из Австралии к 2030 году она снизится примерно до 30 йен. Предполагается, что она будет понижаться до менее 20 йен к 2050 году. К слову, именно столько сейчас стоит в стране природный газ», — пишет Yomiuri Shimbun.

Выходит, Австралии нужно на свой страх и риск создавать дорогостоящий и высокотехнологичный флот для транспортировки водорода, не будучи уверенной, что такой «экологический» продукт гарантировано найдет покупателя в Японии.

Кстати об экологии. Силовая установка на «Suisso Frontier» — дизель-электрическая, а значит, доставка водорода в Японию полностью углеродно-нейтральной считаться не может. Впрочем, не до конца экологичным можно назвать и сам водород, который Австралия хочет поставлять своему азиатскому соседу.

На судно «Suisso Frontier» (первая поставка была в марте этого года) загружают водород, полученный из бурого угля, который предварительно подвергают газификации, а потом используют пиролиз. Во время этого процесса выполняется улавливание СО2, однако нужно отметить, что улавливание и захоронение таких вредных веществ — процесс весьма затратный, что делает себестоимость водорода еще более высокой.

Терминалы по конвертации водорода в сжиженное состояние и обратно уже есть в японском городе Кобе и австралийском Латроб-Вэлли. Однако оба они были построены не только за счет отечественных и зарубежных компаний, а еще и благодаря финпомощи правительств. Это значит, что экономическая целесообразность подобных объектов держится больше за счет идеологии энергоперехода, а не коммерческой выгоды.

Кроме австралийского метода перевозки водорода морским путем есть и опыт других стран.

В 2020 году Япония и Бруней организовали сеть поставок водорода с использованием жидкого органического водородного носителя. Как сообщает Advanced Hydrogen Energy Chain Association for Technology Development (ассоциация японских компаний), суть такой транспортировки — водород производят в Брунее, добавляют в толуол, из которого получают метилциклогексан. Эту смесь доставляют морским путем в цистернах на завод в японском городе Кавасаки, где водород заново извлекают из этой смеси, а толуол отправляется обратно в Бруней.

Еще более сложную схему поставок водорода, которую можно считать весьма условной, хочет использовать Saudi Aramco. Компания в марте этого года заключила договор с южнокорейской Hyundai OilBank, которая будет закупать у Саудовской Аравии сжиженный нефтяной газ (LPG). На танкерах его доставят в азиатскую страну, где из LPG начнут производить «голубой» водород. СО2, который будет улавливаться в процессе производства, Южная Корея отправит обратно в ближневосточное королевство, где углекислый газ уже будет использоваться Saudi Aramco для увеличения нефтеотдачи на старых месторождениях.

Дата начала таких «поставок» водорода неизвестна, но в любом случае подобная модель вряд ли подойдет странам вроде Австралии, которой необходимо транспортировать по морю именно водород, а не вещества, из которых его производят.

Смешивать его с толуолом, как это делают Япония и Бруней, — значит увеличить расходы на доставку. Впрочем, даже постройка терминалов по конвертации (для сжижения), как в австралийском штате Виктория и японском городе Кобе, это тоже дополнительные расходы. Но другого выхода нет. Транспортировать его просто так в чистом виде нельзя. Водород является одним из самых опасных грузов для перевозки, поскольку воспламеняется при любом контакте с воздухом или кислородом. Из-за взрывоопасности его перевозка имеет ряд технических сложностей.

Именно поэтому массово строить суда для транспортировки подобного груза даже экономически развитые страны особо не торопятся. Одно дело, когда водород в жидком состоянии можно перевозить в небольших количествах на грузовиках с помощью автомобильных цистерн ТРЖВ-20 и ТРЖВ-24 (вместимость около 20 кубометров), которые были созданы еще в СССР, или с помощью цистерн от «Криогенмаша» (цистерны до 45 кубометров). Совсем другое — транспортировать тысячи или десятки тысяч кубометров по воде, где еще и в любой момент может начаться качка.

Осторожные попытки решения этого вопроса, не считая японского судна «Suisso Frontier», только начинают делать Южная Корея и Норвегия. Korea Shipbuilding & Offshore Engineering сейчас работает над созданием коммерческого судна, способного перевозить сжиженный водород. Компания сотрудничает со сталелитейным заводом в Южной Корее. Цель кооперации — разработать высокопрочную сталь, новую технологию сварки, улучшенную изоляцию, чтобы сдержать водород и снизить риск растрескивания труб или резервуаров.

Аналогичной задачей сегодня занимается и норвежская компания Wilhelmsen Group. Ее вице-президент Пер Бринчманн уверил, что корпорация работает над созданием судна, способного перевозить жидкий водород в контейнерах или трейлерах, которые находятся на борту. Сроков по завершению разработки и постройки такого морского транспорта он пока назвать не может.

Есть разработки канадской компании Ballard Power Systems и австралийской Global Energy Ventures, разрабатывающих судно для транспортировки сжатого водорода в газовой форме. Вице-президент Ballard Power Systems Николас Покард сообщил, что разработка судна завершится не ранее 2025 года.

При этом все соглашаются, что такие суда будут весьма дороги, причем не только по себестоимости, но и в эксплуатации.

«Высокая стоимость такого судна во многом зависит от дороговизны хранения жидкого водорода, поскольку это крайне сложная в техническом плане задача»,

— говорится в апрельском исследовании 2021 года, которое подготовил Карло Рауччи, консультант Всемирного банка по декарбонизации.

Как заявил в комментарии для «НиК» доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Объединенного института высоких температур РАН Олег Попель, транспортировка водорода даже по трубопроводам невыгодна. А что касается перевозки морским путем — это еще большие затраты, которые в ближайшем будущем вообще не понятно, как можно сократить.

«Тут есть даже вопрос чисто экологического характера. Одна единица конечной энергии, которую вы получите при производстве экологически чистого водорода из метана (или как в Австралии — из бурого угля), в итоге спровоцирует больше выбросов СО2 в атмосферу, чем если бы вы просто сожгли метан. А при морской перевозке ведь надо еще тратить энергию на поддержание низкой температуры в контейнере, где находится водород в сжиженном виде.

Если транспортировать его по морю в виде смеси с толуолом, то вы тоже потратите энергию на предприятиях, где происходит его смешивание, а затем еще и при отделении от толуола, когда будете отгружать его, скажем, в Японии. Какая тут может быть конкуренция по цене с метаном?», — задает риторический вопрос эксперт.

Из этого всего следует, что наращивание производства водорода — это весьма опасная стратегия, которая может привести к тому, что страна-производитель такого энергоресурса физически не сможет доставить его (сохраняя адекватную себестоимость) на рынки сбыта. Безусловно, прогресс не стоит на месте. На разработку СПГ перевозок по морю ушли десятилетия, прежде чем такой тип энергоносителя стал транспортироваться в массовом порядке. Отсюда простой вывод: водород, сколько бы его не производили Австралия или другие страны, объективно не сможет «вытолкнуть» газ или нефть с рынков Европы и Азии, по крайней мере, в ближайшем будущем.

Илья Круглей