Зеленый водород: поворотный момент в будущем европейской энергетики

Петерис Целмс,

инвестиционный аналитик, отдел по управлению средствами клиентов банка BlueOrange

Если вы следили за развитием событий в мировой экономике и на финансовых рынках в этом году, то было бы преуменьшением сказать, что произошло много событий. Учитывая все произошедшее вследствие глобальной пандемии, большинство из нас, вероятно, были сосредоточены на текущем моменте, силясь понять, насколько ухудшится ситуация с вирусом, когда будет доступна вакцина, насколько сократится глобальная экономика, сколько людей потеряет работу и что произойдет с нашими инвестициями. Но при всем внимании к тому, что произойдет завтра, вполне вероятно, что многие пропустили изложенные Евросоюзом планы на будущее, основанное на водородном топлив.

После объявления в декабре прошлого года о европейском «Зеленом соглашении» (EU Green Deal), направленном на достижение климатически нейтральной экономики к 2050 году, Еврокомиссия удвоила свои обязательства с помощью Фонда восстановления «ЕС следующего поколения» (Next Generation EU) в размере 750 млрд евро для смягчения негативных экономических последствий пандемии. Таким образом, вместе с долгосрочным бюджетом ЕС на 2021–2027 годы, общая финансовая мощь бюджета ЕС достигает 1,85 трлн евро, располагая при этом значительными резервами для «зеленых» инвестиций. Однако в июне без особой шумихи был представлен план развития водородной энергетики ЕС (EU Hydrogen Roadmap), предусматривающий превратить инвестиции в «зеленый» водород в краеугольный камень европейского экономического развития на десятилетия вперед.

Водород — введение для начинающих

Водород является не только самым распространенным элементом во вселенной, но и носителем энергии, способным доставлять и хранить огромное количество энергии. Он служит важным сырьем для целого ряда промышленных процессов. В ЕС общий спрос на водород в 2018 году составил 8,3 млн тонн, во главе с нефтеперерабатывающим сектором (3,7 млн тонн или 45% спроса) и аммиачной промышленностью (2,8 млн тонн или 34%), причем аммиак является ключевым сырьем для производства удобрений. Наряду с его использованием в других химических продуктах, на эти отрасли приходится около 93% общего спроса на водород в Европе.

В настоящее время производство водорода является далеко не экологичным. Большая часть водорода производится с использованием ископаемых видов топлива, причем менее 0,7% приходится на работающие на ископаемом топливе электростанции, оснащенные системами улавливания и хранения углерода (CCUS), или на возобновляемые источники энергии. Производство с использованием ископаемого топлива осуществляется посредством паровой конверсией метана (SMR) — процесса, при котором пар (полученный с помощью турбин на природном газе) реагирует с углеводородным топливом для получения водорода и CO2. По оценкам, в 2017 году на водородную промышленность пришлось 830 млн тонн выбросов CO2 во всем мире, что больше, чем углеродный след экономики Германии (797 млн тонн) или мировой судоходной отрасли (677 млн тонн).

Одним из способов уменьшения этих выбросов является производство «синего» водорода, т.е. тот же процесс паровой конверсии метана с добавлением элемента использования технологии CCUS для предотвращения образующихся в результате выбросов CO2. Однако для этого процесса по-прежнему требуется природный газ, в отношении которого у ЕС полная зависимость от импорта и колебаний цен, а также он зависит от разработки дешевых и эффективных решений CCUS, которые сделают его экономически жизнеспособным.

Другой путь к низкоуглеродистому, «зеленому» водороду лежит через метод электролиза, который использует электричество из возобновляемых источников для разделения воды на водород и кислород. В чем же подвох? Процесс требует большого количества электроэнергии из возобновляемых источников. Оценки варьируются, но спрос на электроэнергию только для электролиза может удвоить потребление электроэнергии в Европе к 2050 году, чтобы удовлетворить весь конечный спрос.

Помимо этих и без того значительных препятствий на пути внедрения, сегодня ни «синий», ни «зеленый» водород не являются конкурентоспособными с точки зрения затрат по сравнению с «серым» водородом на ископаемом топливе. Ориентировочные затраты на «серый» водород составляют около 1,5 евро/кг для ЕС, но в значительной степени зависят от цен на природный газ и не учитывают отрицательные внешние издержки CO2. Расчетные затраты сегодня на «синий» водород составляют около 2 евро/кг, а на «зеленый» водород — от 2,5 до 5,5 евро/кг.

Несмотря на сложившуюся ситуацию, будущее выглядит позитивно. Что касается политики, то упреждающие меры по налогообложению выбросов CO2 помогут сократить разрыв в затратах. Как и в случае с любыми новыми технологиями, можно ожидать снижения цен благодаря экономии за счет эффекта масштаба и дальнейшим разработкам в области рационализации производства и повышения эффективности. Стоимость как ветровой, так и солнечной энергии значительно снизилась за последнее десятилетие, до такой степени, что в настоящее время солнечная энергия и наземный ветер являются самыми дешевыми источниками производства электроэнергии нового поколения по меньшей мере для двух третей населения планеты. То же самое можно ожидать и в отношении низкоуглеродистого водорода, поскольку затраты на электролизеры уже сократились на 60% за последние десять лет и в 2030 году, как ожидается, сократятся вдвое по сравнению с сегодняшним днем. В регионах с дешевыми возобновляемыми источниками энергии, таких как солнечная энергия на Пиренейском полуострове, к 2030 году «зеленый» водород должен составить достойную конкуренцию «серому» водороду.

Учитывая эти перспективы, потенциал низкоуглеродистого водорода огромен. Благодаря своей универсальности и способности выступать в качестве энергоносителя, водород потенциально может помочь декарбонизации тех отраслей экономики, которые невозможно электрифицировать и которые нуждаются в альтернативных решениях.

Во-первых, использование водорода в качестве сырья для производства аммиака абсолютно необходимо для мировой экономики и жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Основное применение аммиака в качестве азотного удобрения имело решающее значение для повышения производительности сельского хозяйства во второй половине 20-го века. Помимо возросшей автоматизации сельскохозяйственного оборудования, это главное достижение, освободившее людей от натурального хозяйства и позволившее увеличить урбанизацию и экономическое развитие, что изменило то, как живет мир. К сожалению, этот процесс также в значительной степени связан с выбросами CO2, но здесь развитие технологий для производства низкоуглеродистого водорода может в корне изменить ситуацию.

Отопление, особенно здесь, в Северной Европе, также является жизненной необходимостью, но во многом зависит от сжигания природного газа. Помимо улучшения изоляции, повышения эффективности или использования геотермальной энергии там, где она доступна, можно сделать лишь малую часть того, чтобы ограничить потребность в газе для отопления, на долю которого приходится почти 30% глобальных выбросов, связанных с энергетикой. Водороду же отведена многообещающая роль, поскольку его можно смешивать с природным газом для использования в существующей энергетической инфраструктуре. И хотя такое решение не может полностью избавить сектор от углеродного топлива, это шаг в правильном направлении.

В энергетической отрасли водород может выполнять ряд важных функций. В отсутствие разработки новых ядерных реакторов, к которым в обществе не наблюдается особого стремления, и ускоренного развития энергосистем основанных на приливах и отливах, которые сверхнадежны, но на данный момент в пять раз дороже энергии ветра, производство зеленой электроэнергии будет в основном осуществляться за счет солнечной и ветровой энергии. Проблема заключается в том, что пик производства солнечной энергии приходится на середину дня и летние месяцы (когда не облачно) — именно тогда, когда спрос на электроэнергию находится на самом низком уровне. И ветер, хотя обычно более мощный в ночное время, также является переменным и, следовательно, не всегда надежным источником для удовлетворения стабильного и растущего спроса. Эта проблема прерывистости является одним из главных недостатков возобновляемых источников энергии. Аккумуляторы, в свою очередь, могут обеспечить хранение электроэнергии, чтобы сбалансировать эту изменчивость, но в лучшем случае только в течение нескольких часов. Водород, с другой стороны, может хранить эту энергию в течение недель, месяцев или даже лет, а затем преобразовываться обратно в электричество с помощью водородных топливных элементов с нулевыми выбросами (помимо воды). В результате его можно использовать для автономных систем электроснабжения (например, резервных генераторов для больниц, дата-центров и т.д.), балансировки электроэнергетических систем и перераспределения избытка электроэнергии с учетом сезона и географии.

Топливные элементы, работающие на водороде, также имеют важное значение в транспортном секторе. Несмотря на то, что пассажирский транспорт на аккумуляторах и микромобильные варианты, такие как электроскутеры, продолжат завоевывать популярность, существуют пределы использования аккумуляторов из-за их соотношения массы и мощности. Водородные топливные элементы просто более целесообразны для большегрузных транспортных средств, которые передвигаются на большие расстояния, таких как автобусы, грузовики, поезда, корабли и даже самолеты.

Водородная стратегия ЕС на 2030 год

Взяв на себя обязательства стать углеродно-нейтральным к 2050 году, ЕС поставил перед собой высокие цели, которые потребуют кардинальной перестройки энергетических систем континента и всех отраслей экономики. И в основе этой стратегии лежит внедрение зеленого водорода. На данный момент мощности европейских электролизеров составляют 0,1 ГВт. План предусматривает увеличение мощностей к 2024 году до 6 ГВт, к 2030 – до 40 ГВт, а также дополнительные 40 ГВт в соседних странах. На долгосрочную перспективу предполагается иметь 500 ГВт к 2050 году.

На первом этапе к 2024 году ЕС планирует уменьшить использование углеродного топлива в существующем производстве водорода путем установки как электролизеров мощность которых будет достигать по меньшей мере 6 ГВт. Этот водород затем будет использоваться главным образом для снижения углеродного следа в нефтеперерабатывающем секторе и в аммиачной промышленности.

На втором этапе к 2030 году ЕС планируется рост мощностей до 40 ГВт (плюс 40 ГВт в соседних странах), чтобы иметь возможность использовать до 10 миллионов тонн возобновляемого водорода. На этом этапе водород, как ожидается, будет все шире использоваться в промышленных процессах (например, в металлургии) и в транспортной сфере (например, грузовики, поезда, судоходство). Водород также начнет играть роль в балансировании энергосистемы возобновляемых источников энергии, а также, будет использоваться для ее повседневного/сезонного хранения.

Развертывание этой «зеленой» водородной инфраструктуры обойдется недешево. Стратегия предусматривает общий объем инвестиций до 400 млрд евро до 2030 года, причем 47 млрд евро выделяются только на электролизеры. Заглядывая дальше, к 2050 году, по оценкам, потребуется 1000–1300 ГВт выделенных мощностей по возобновляемым источникам энергии для удовлетворения спроса на электроэнергию, необходимую для 500 ГВт водородных электролизеров, что эквивалентно инвестициям в размере 1,4 трлн евро только в эти системы возобновляемой энергетики. В исследовании, опубликованном десятью крупнейшими европейскими операторами газотранспортной системы, также приводится оценка инвестиций в размере 27–64 млрд евро, которые потребуются к 2040 году для перестройки газопроводов с целью создания специализированной водородной инфраструктуры для перемещения водорода по всей Европе.

Будет ли это легко? Ни в коей мере.

Будут ли достигнуты многие из намеченных в плане целей? Почти наверняка.

Существует ли четкий план того, как на самом деле будет происходить эта водородная революция? Отнюдь нет.

Однако ясно, что на финансирование зеленой водородной революции в Европе будет потрачено много денег и нажито немало состояний. Когда возникают экономические потребности в новых технологиях, особенно при поддержке государства на их внедрение, то инвестиционный капитал быстро находит способ финансирования этих технологических сдвигов. Добавьте к этому растущий спрос инвесторов на устойчивые инвестиции и более тщательный контроль за злостными нарушителями экологии, и вы получите то, что может стать одним из главных тектонических сдвигов в истории инвестиционного капитала.

На следующей неделе более пристально рассмотрим некоторые из тех компаний, что могут получить наибольшую выгоду в момент, когда такой сдвиг произойдет.