Современное состояние исследований и разработок в области водородных энерготехнологий

Несмотря на особенности экономического развития различных государств, тенденция роста приоритета исследований и разработок в области водородных энерготехнологий в настоящее время характерна для большинства стран мира. Основными мотивами, обусловливающими рост интереса к данной тематике национальных правительств, крупных международных организаций и коммерческих компаний, являются стремление к энергетической безопасности, обеспокоенность глобальным ухудшением экологической обстановки и климата, поиск общедоступных источников энергии, необходимость инвестиций в современную инфраструктуру энергообеспечения.

Анализ динамики общемирового спроса на энергию (рис. 12.1) показывает, что при сохранении существующей энергетической политики доля углеводородных топлив в балансе первичных энергоисточников будет неуклонно возрастать и составит к 2030 г.

90% прироста энергопотребления. Большая часть указанной потребности будет покрываться за счет нефти, 75% которой будет потребляться автотранспортом. Нужды других потребителей (энергетика, промышленность) будут в основном удовлетворяться за счет природного газа и, в меньшей степени, угля. В результате объем международной торговли углеводородными топливами увеличится по отношению к ситуации на 2000 г. вдвое. Это приведет к существенному росту экономической зависимости стран-импортеров.

Существенное увеличение потребления углеводородных топлив также приведет к значительному осложнению экологической обстановки: только выбросы С0₂ в атмосферу увеличатся за 2000;2030 гг. на 70%, в то время как по данным Межправительственной комиссии по изменению климата для избежания глобального потепления, вызванного парниковым эффектом, его концентрация в атмосфере за 2020;2050 гг. должна быть снижена на 50−60% по сравнению с уровнем 1990 г.

Рис. 12.2. Прогнозы потребления водорода в XXI веке.

Таким образом, необходимость кардинального изменения энергетической политики в сторону сокращения потребления традиционных углеводородных энергоносителей — нефти, природного газа и угля — является чрезвычайно актуальной проблемой, затрагивающей как общечеловеческие (климат и экология), так и экономико-политические интересы странимпортеров углеводородных топлив. Решение этой проблемы сопряжено с необходимостью, во-первых, выделения особого приоритета разработке и внедрению энергосберегающих технологий и, во-вторых, структурных изменений в энергетике, направленных на увеличение доли выработки энергии, производство которой не связано с потреблением углеводородных топлив и выбросами С0₂ в атмосферу.

Реализация концепции водородных энергосистем является основным путем изменения энергетической инфраструктуры в желаемом направлении. На рис. 12.2 показан один из вероятных прогнозов изменения размера и структуры рынка водорода на XXI век. Прогноз предусматривает увеличение потребления водорода по сравнению с уровнем 2000 г. в 16−20 раз, причем большая часть этого увеличения (до 80%) связана с использованием водорода как топлива и энергоносителя, из которого порядка 70% будет использоваться на нужды автотранспорта.

Для успешной реализации указанного подхода водородные энерготехнологии должны быть усовершенствованы до такой степени, чтобы стать конкурентоспособными в техническом и экономическом аспектах, пройдя путь от исследований и разработок до создания новой водородной инфраструктуры: производственных мощностей для получения водорода, систем его хранения, транспортировки, распределения, высокоэффективных стационарных и транспортных энергоустановок и т. п.

Работы в данном направлении требуют как тщательного планирования и координации, так и больших инвестиций в национальном и международном масштабах. По мнению экспертов, в ближайшие 30−50 лет инвестиции в создание водородной экономики составят от 1 до 10 триллионов долл. США.