Водородное будущее.
Главным вызовом современной экономике является вопрос экологии и энергетической эффективности. Потребности человечества в энергии растут быстрее роста его численности, поскольку рост уровня жизни предусматривает рост энергопотребления на душу населения.
В настоящее время разрабатываются и внедряются технологии по извлечению энергии из возобновляемых источников. Однако эффективность этого извлечения пока еще меньше традиционных методов. Основой мировой энергетики является производство электроэнергии путем сжигания в нисходящем порядке угля, газа и мазута.
Заведомо более эффективным и самым экономичным способом добычи электроэнергии являются технологии ядерного распада, где выделяемое в его процессе тепло используется для нагрева теплоносителя (обычно воды), который приводит в движения паровые генераторы. Все в этом способе замечательно, кроме
1. Проблемы утилизации радиоактивных отходов.
2. Ядерной паранойи, причиной которой стали серьезные аварии на Чернобыльской АЭС и Фукусиме.
Вышеуказанные проблемы стали причиной сворачивания ядерной энергетики в Японии и Германии, остановке работ по возведению и вводу в строй атомных электростанций в остальных странах мира.
Япония и Германия в настоящее время стали лидерами в развитии альтернативной энергетики. Ветряные электрогенераторы, солнечные фотоэлектрические станции, тепловые насосы, передовые технологии бытовой и промышленной теплоизоляции - это не футуристика, а уже реальность для этих стран. Альтернативные энергетические решения уже стали основными экспортными товарами этих стран.
К сожалению, пока что альтернативная энергетика проигрывает в стоимости произведенной энергии традиционным источникам и в первую очередь теплоэнергетическим решениям, основанным на сжигании угля и газа.
Движение мировой экономики к относительно безопасным способам использования возобновляемых источников энергии является трендом глобальным и даже в какой то мере эволюционным. Человечество умнеет и по мере своего поумнения улучшает свою среду обитания в том числе и экологическую. Экологически грязный характер индустриализации XIX-XX веков - это всего лишь эпизод развития, когда младенец больше гадит, чем производит полезного. Баланс сдвигается и весьма быстро.
Качественный индустриальный переход я вижу в переходе к использованию водорода в качестве основного энергоносителя. Если изначально рассматривался очевидный метод сжигания водорода вместо углеводородных носителей в ДВС, то сейчас наиболее перспективным будет использование топливных элементов, технологии далеко не новой.
Пока что производство и хранение водорода имеет свои узкие места, но технологии развиваются ударными темпами. Уже, наряду с электромобилями на батареях, в развитых странах начинают продажу электромобилей с топливными элементами на водороде. Они еще дорогие, но массовость неизбежно приведет к удешевлению производства, а также конверсии существующих мощностей по переработке и доставке углеводородных энергоносителей.
Топливные элементы на водороде, помимо использования в автотранспорте, являются перспективной технологией аккумулирования энергии из возобновляемых источников. Например использование излишков вырабатываемого электричества для электролиза непитьевой воды позволит вырабатывать водород и использовать его в топливных элементах во время простаивания ветровых и солнечных электростанций по погодным причинам. Отходами производства электроэнергии топливными элементами является химически чистая вода и только. Такие комплексные решения могут оказаться замечательным способом улучшения качества жизни в пустынных районах нашей страны.
Самым распространенным способом производства водорода в промышленных масштабах является тепловой реформинг природного газа (главным образом метана). Главным недостатком считается высокая стоимость получаемого водорода, которая почти равно стоимости энергозатрат. При этом забывается, что выработка бензина и прочих видов жидкого углеводородного топлива осуществляется с примерно таким же, если не более высоким уровнем затрат энергии и собственно топлива.
А ведь КПД топливных элементов на водороде находится в пределах 40-60%, КПД же используемых в современных электромобилях двигателей достигает фантастических 80%. Для сравнения ДВС выдает максимум 30% этого самого КПД.
Перевод транспорта на водород займет время и потребует больших денег. Однако преимущества транспорта с выхлопом в виде водяного пара, а не смеси продуктов горения далеко не чистых химически углеводородов очевидны. При этом электромобили на батареях не являются конкурентами, а скорее дополняющим элементом, который может придать синергетический эффект глобальной конверсии.