Энергия завтрашнего дня. Поможет ли водород экологическому консенсусу?

Человечество сталкивается со многими серьезными вызовами, один из которых — неизбежный дефицит ископаемых запасов углеводородов в обозримом будущем. Понимая это, ученые и инженеры ведут непрерывный поиск новых видов топлива и способов получения энергии. Среди прочего, перспективным многие специалисты считают водород.

Идея использования этого газа вместо органических видов топлива появилась давно. Его достоинством является высокая теплотворность: горение водорода в кислородной среде позволяет достичь температуры в 2800 градусов по Цельсию, достаточной для сварки и резки металлов и даже плавления кварца. В случае же использования атомарно-водородной технологии, когда при помощи электрической дуги в газовой среде происходят сперва процессы расщепления молекул водорода, а затем их рекомбинация на свариваемых металлических поверхностях, — можно и вовсе достичь рекордных 4000 градусов.

Мечта экологов

Но, пожалуй, самым привлекательным фактором является то, что при горении водорода на выходе образуется водяной пар. Это ли не тот результат, которого добиваются экологи, развернувшие борьбу за сокращение парниковых выбросов углекислоты?

2,39 млрд м³ промышленного водорода произведено в РФ в 2022 году.

Впрочем, невозможно сказать наверняка, что в действительности является первопричиной роста общепланетарной температуры и чего больше в теории глобального потепления: реальной угрозы или политических манипуляций. Мнения экспертов на сей счет бывают прямо противоположными. При этом, по удивительному стечению обстоятельств, основными борцами с углеводородами выступают страны Запада, у которых собственных запасов нефти и газа мало. И если в прежние времена им удавалось контролировать мировые цены на углеводородное сырье, диктуя его производителям свои условия, то ныне таких возможностей у США и их союзников остается все меньше. В результате экономики западных стран теряют конкурентоспособность, а это значит, что у них остается один выход — напугать мир грядущей экологической катастрофой и как можно скорее, под благовидным предлогом, заставить все страны перейти на зеленую энергетику, где, как им кажется, они уже застолбили себе технологическое превосходство.

Не в бровь, а в глаз

Похоже, что именно с этой целью под эгидой ООН и были запущены дискуссии по вопросам изменения климата, с проведением ежегодных международных конференций. Нынешний форум, состоявшийся недавно в Абу-Даби и собравший представителей почти 200 государств, — очередная попытка мирового сообщества выработать хоть какие-то практические договоренности об ограничении парниковых выбросов в атмосферу. Однако при всей представительности собрания оно, похоже, запомнится только блестящей речью Александра Лукашенко, который на глазах всего мира аргументированно и открыто высказал Западу нелицеприятную правду о неблаговидной роли последнего в намеренном загрязнении планеты ради своих геополитических интересов.

Согласно прогнозу Международного энергетического агентства, мировой спрос на водород к 2050 году достигнет порядка 530 млн тонн.

Как будто в подтверждение слов белорусского лидера, на саммите произошел скандал, связанный с прилетом в Эмираты первых лиц Великобритании: короля Карла III, премьера Сунака и министра иностранных дел Кэмерона. Выяснилось, что каждый из них, «заботясь об экологии», воспользовался отдельным самолетом. Однако англичане не были бы собой, если бы не сделали хорошей мины, заявив, что их предложение состоит не в сокращении полетов, а в инвестициях в «новые технологии, за которыми будущее». Впрочем, и на этот счет белорусский Президент дал им дельный совет — направить миллиарды долларов, которые тратятся Западом на войны и санкции, для развития тех самых технологий, о которых произносится столько умных слов.

К новым технологиям

Неизвестно, прислушаются ли западные «партнеры» к словам Лукашенко сейчас или сделать это их заставит неумолимый ход вещей. Однако если отбросить политику и беспристрастно оценить перспективы мировой энергетики, становится понятным, что человечеству жизненно нужны прорывные технологии в этой ключевой сфере. И дело здесь не столько в изменении климата, сколько в очевидной конечности относительно дешевой добычи ресурсов из недр Земли. Ключевой является и необходимость получения контролируемых источников сверхэнергий, позволяющих качественно преобразовывать жизнь на нашей планете и ускоренно осваивать космос.

В контексте такого понимания исследование и развитие альтернативных направлений в энергетике — веление здравого смысла. Ибо конкурентные успехи будут определяться способностью той или иной страны получать более дешевую энергию для своих производств и технологий.   

Сегодня особое внимание приковано к чистым способам получения энергии. К ним, в первую очередь, относится использование энергии Солнца, ветра, приливов и отливов. Однако практика показывает, что эти направления не способны надежно покрывать все современные потребности. Энергосистемы, выстроенные с упором на такие источники, являются уязвимыми и крайне нестабильными.

Именно поэтому, если подходить к будущему энергетики системно и всерьез, гораздо предпочтительнее выглядит использование атомных и термоядерных технологий энергогенерации. Также можно всерьез рассматривать и развитие водородной энергетики, которая способна дать людям поистине неисчерпаемый источник энергии.

Вместе мы — сила

Несмотря на большие ожидания, использование водорода в качестве топлива сопряжено с очень серьезными техническими проблемами, обусловленными высокой летучестью и низкой плотностью этого вещества. Чтобы наполнить им, скажем, бак автомобиля, понадобится или очень высокое давление, или охлаждение до сверхнизких температур. Все это пока дорого и неэффективно.

Перспективный водородный топливный элемент в 300 раз превосходит литий-ионный аккумулятор.

Одним из путей решения данной проблемы может стать технология плотной диффузии молекул водорода в металлические носители — подобная работа активно ведется в разных странах и уже есть определенные успехи. Однако для широкой практической реализации этой идеи в технике время еще не пришло. Если говорить о зеленом топливе, пока гораздо реалистичнее выглядит применение биотоплива, использование которого фактически не увеличивает объем СО₂ в атмосфере, так как производится оно из растений, потребляющих углекислый газ из воздуха.

В настоящее время наблюдаются высокие темпы роста производства водорода в России, Китае, других странах. Реализуются целые госпрограммы, строятся заводы. Пока газ используется преимущественно для нужд химической промышленности, в частности для производства аммиака, перекиси водорода и т. п. Более 95% его объема производится из природного метана или нефти, с высвобождением при этом значительного количества углекислоты. Так что при получении водорода стоит задача внедрения зеленых способов его производства — путем электролиза. Для этого необходимо большое количество дешевой электроэнергии. Таким образом, серьезное развитие водородных технологий очевидно потребует их симбиоза с атомной энергетикой, и в этом плане все козыри в руках России.

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Солнце состоит из него примерно на 74%, и каждую секунду в ядре нашего светила свыше 600 млн тонн водорода превращается в гелий в процессе ядерного синтеза, этот процесс будет продолжаться еще 5 млрд лет.

Беларусь — страна не самая богатая. Тем не менее мы обладаем неплохим научным и техническим потенциалом. У нас ведутся исследования в различных направлениях, имеется и собственная Академия наук со всеми профильными институтами, лабораториями и опытно-конструкторскими производствами. Огромным плюсом для страны является возможность тесного научно-технического взаимодействия с Россией и Китаем. Нам нужны самые передовые технологии в энергетике, и мы их достигнем. Причем не под диктовку Запада, а сообразно нашим национальным интересам и планам.