Климатически нейтральный водород из природного газа

Начат проект по экологически чистому промышленному пиролизу метана.

Vladimir Sidorovich
Nov 5 · 3 min read

В энергетических дебатах водород все чаще рассматривается как ключ к успеху энергетического перехода. Эксперты из Международного энергетического агентства IEA подсчитали, что добавление всего 20% водорода в европейскую газовую сеть приведет к сокращению выбросов CO2 на 60 миллионов тонн в год. Это столько, сколько Дания эмитирует за целый год.

Когда мы рассуждаем об экологически чистом, «зеленом» водороде, обычно подразумеваем электролиз на основе возобновляемой электроэнергии. Однако, судя по всему, есть и другой путь.

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии разработали «особо эффективный» процесс пиролиза метана, и вместе с промышленным партнером Wintershall Dea в настоящее время дорабатывают его для использования в индустриальных масштабах.

Пиролиз метана позволит использовать ископаемый природный газ без вреда для окружающей среды: метан будет разделяться на газообразный водород и твердый углерод, который является ценным сырьем для различных отраслей промышленности и также может безопасно храниться.

«Прямой термический крекинг метана и других углеводородов обеспечивает способ получения водорода из природного газа без прямых выбросов CO2», — объясняет профессор Томас Ветцель из Института технологического проектирования в KIT. Его исследовательская группа совместно с Институтом перспективных исследований в области устойчивого развития в Потсдаме разработала метод, в котором метан непрерывно разлагается на его компоненты — водород и твердый углерод — в барботажной реакторной колонне, заполненной жидким металлом.

В рамках совместного проекта, запланированного на три года, KIT и Wintershall Dea хотят заложить основы будущего промышленного использования пиролиза метана. «В мире существует большое количество природного газа, и существует возможность его использования без климатического воздействия. В нашем исследовательском проекте мы хотим изучить, как нам реализовать задуманное технически эффективно и на больших объёмах газа», — говорит Ветцель. «Природный газ уже сегодня является самым чистым традиционным источником энергии, но он может стать еще более благоприятным для климата в будущем — путем отделения CO2 и извлечения водорода», — говорит Хуго Дейкграаф, член правления и главный технический директор Wintershall Dea.

Об экономике проекта ничего не сообщается. Видимо, на нынешней ранней стадии о ней говорить преждевременно. Учитывать в ней необходимо также и использование получаемого технического углерода.

Более того, две описанные особенности технологии вызывают серьезные сомнения в возможности сделать ее конкурентоспособной. Во-первых, в реакторах разложение метана осуществляется в среде жидкого олова при температуре 1175°С, а работе с жидкими металлами, как известно, усложняет и удорожает процесс и с точки зрения его аппаратной реализации, и с точки зрения обслуживания и безопасной эксплуатации. Во-вторых, используемая в процессе производства водорода реакция разложения метана — эндотермическая, и кроме энергии, запасенной в самом метане, к ней необходимо подводить за счет нагревания дополнительно 75 кДж/моль энергии, которая для получения “зеленого” водорода должны быть электрической или получаться из сжигания части получаемого водорода. Этот фактор приведет к снижению эффективности преобразования энергии метана в водород. Вместе указанные две особенности технологии делают сомнительным возможность достижения конкурентоспособных показателей стоимости водорода (LCOH), полученного этим методом.

Тем не менее, эта технология может сыграть в итоге существенную роль в превращении ископаемого углеводородного топлива в ресурсную базу для полностью декарбонизированной водородной энергетики.

Подготовлено IC ENERGYNET.

Авторы: Владимир Сидорович, Игорь Чаусов.

Internet of Energy

Технологии и практики Интернета энергии: уникальная аналитика, информация из первых рук о проектах в России и за рубежом, экспертные оценки. Информационно-аналитическое издание Инфраструктурного центра EnergyNet НТИ.

    Vladimir Sidorovich

    Written by

    Internet of Energy

    Технологии и практики Интернета энергии: уникальная аналитика, информация из первых рук о проектах в России и за рубежом, экспертные оценки. Информационно-аналитическое издание Инфраструктурного центра EnergyNet НТИ.

    Welcome to a place where words matter. On Medium, smart voices and original ideas take center stage - with no ads in sight. Watch
    Follow all the topics you care about, and we’ll deliver the best stories for you to your homepage and inbox. Explore
    Get unlimited access to the best stories on Medium — and support writers while you’re at it. Just $5/month. Upgrade