Айдана Ахмеджанова Мировой транспорт и тяжёлая промышленность по-прежнему зависят от ископаемого топлива, и их декарбонизация упирается в создание экономически выгодных низкоуглеродных альтернатив. Хотя зелёный водород, этанол и синтетическое топливо уже находят ограниченное применение, их масштабирование и ценовая конкурентоспособность остаются под вопросом. Учёные в разных странах работают над технологиями, которые должны сделать рентабельным производство топлива из энергии солнца, ветра и приливов.
В области солнечной энергетики компания photreon разработала фотореакторные панели, которые производят водород напрямую из воды под действием солнечного света. Технология не требует электролизёров, внешнего электричества или подключения к сети. По словам сооснователя компании Марен Кордтс, фотокатализатор внутри панели поглощает солнечный свет и запускает химическую реакцию расщепления воды на водород и кислород. В photreon считают, что это позволит снизить приведённую стоимость водорода. Чтобы удешевить серийное производство, компания планирует задействовать уже существующие промышленные процессы, например, экструзию полимеров для панелей.
Другой подход к использованию солнечной энергии – создание «искусственных листьев» для производства этанола. Этим занимается доцент Льежского университета Мотиар Рахаман. Устройство имитирует фотосинтез: фотокатод восстанавливает углекислый газ до топлива, а фотоанод окисляет воду для получения кислорода. Процесс идёт без внешнего электричества благодаря светопоглощающим материалам и катализаторам. Этанол выбрали, поскольку он всё шире применяется в топливных смесях, таких как E10.
Европейский центр морской энергетики (EMEC), расположенный на Оркнейских островах в Шотландии, отмечает, что из-за высокой стоимости производства водорода отрасль постепенно переключается на аммиак, метанол и другие виды электронного топлива, которые проще транспортировать. Центр уже участвовал в проектах по производству водорода из энергии приливов для синтетического авиатоплива. Недавно EMEC интегрировал приливную турбину с ванадиевыми проточными аккумуляторами и электролизёром. Батареи сглаживали подачу энергии от турбины, что позволило электролизёру работать стабильно. Это доказывает, что предсказуемость приливной генерации помогает обходить ограничения энергосети.
Исследователи из Даремского университета проанализировали экономику двух схем производства водорода с помощью морских ветроэлектростанций (ВЭС) – на суше и непосредственно в море. Если производить водород на берегу, часть энергии теряется при передаче по кабелю с морской ВЭС. Производство в море позволяет избежать этих потерь, но сопряжено с техническими трудностями: оборудование нужно обслуживать в тяжёлых морских условиях, а сами электролизёры и хранилища занимают много места и весят десятки тонн.
Основная сложность морской схемы – доставить водород на берег. Можно переоборудовать существующие газопроводы, но водород вызывает охрупчивание стали. Другой вариант – перевозить его танкерами в сжиженном виде, но процесс сжижения отнимает до 20% от общей стоимости производства. Однако у морского производства есть важное преимущество: оно позволяет использовать излишки электроэнергии, которые ВЭС генерируют в периоды низкого спроса. В одной только Великобритании потери от таких вынужденных отключений генерации достигают 1,5 млрд фунтов стерлингов в год. Электролизёр, интегрированный в работу ВЭС, может работать на этой сверхдешёвой энергии, что в итоге снижает стоимость водорода.
