Chiny: czy wodór z węglowodorów jest przyjazny dla środowiska? 

Oto pytanie, które cały czas pojawia się w rozmowach z klientami i na spotkaniach branżowych. Każdy szuka prostej odpowiedzi, ale jej nie ma. Wiele osób od razu pyta: „Co to za zieleń?” wodór, jeśli źródłem jest gaz lub węgiel? To krok w tył!?. Jednak rzeczywistość projektów, w których uczestniczymy, jest znacznie bardziej złożona niż te etykiety.

Skąd wzięły się nogi tego „niebieskiego”? wodór

Wszystko zaczęło się od tego, że Chiny potrzebują wodoru tu i teraz. Dla transportu, dla przemysłu, dla tej samej chemii. Źródła odnawialne (OZE) szybko rosną, jednak skala zapotrzebowania jest kolosalna. I infrastruktura dla czystego „zielonego” Nie ma jeszcze H2. Ale są gazociągi. Istnieją złoża węgla. Technologie konwersji są opracowywane od dziesięcioleci. Logika jest prosta: bierzemy to, co jest pod ręką i staramy się, aby proces był czystszy. W tym miejscu nacisk położony jest nawychwytywanie węgla(CCS/CCUS). Bez tego cała koncepcja niskoemisyjnego wodoru z węglowodorów? po prostu się rozpada.

W praktyce wygląda to tak: nie mówimy o starych parowych reformatorach metanu (SMR), które dymią jak lokomotywy parowe. Mówimy o nowych lub zmodernizowanych kompleksach, gdzieEmisje CO2nie są uwalniane do atmosfery, ale są przeznaczone do wychwycenia. Ale tutaj pojawia się pierwsza pułapka: wydajność przechwytywania. Teoretycznie można złowić 90% i więcej. W praktyce w istniejących chińskich projektach liczby te są często skromniejsze – 60–75%. Dlaczego? Kwestie ekonomiczne, koszty energii w samym procesie wychwytywania i, co najważniejsze, geologia – gdzie w takim razie pompować ten CO2.

Pamiętam jeden z wczesnych projektów, w którym właśnie ocenialiśmy integrację jednostki CCS z instalacją produkującą wodór z gazu koksowniczego. Liczby w modelowaniu były piękne, ale kiedy zaczęto obliczać bilans w całym łańcuchu – od dodatkowego zużycia pary na regenerację sorbentu po logistykę sprężonego CO2 – „ekologiczność”? cały pomysł znacznie wyblakł. Rezultatem nie był „niebieski”, ale raczej „niebieskawo-szary”. wodór. Ale to właśnie takie próby, nawet niedoskonałe, dostarczają danych, bez których nie da się ruszyć dalej.

Kuchnia technologiczna: nie tylko reformowanie

Kiedy mówią „wodór z węglowodorów”, wszyscy od razu myślą o metanie. Ale w Chinach węgiel odgrywa ogromną rolę. Zgazowanie parowe węgla to technologia z historią, obecnie aktywnie rozwijana na potrzeby gospodarki wodorowej. Problem w tym, że węgiel nie jest czystym węglem. Siarka, popiół i inne zanieczyszczenia. Otrzymasz wodór, ale ile energii zostanie wydane na wstępne oczyszczenie gazu syntezowego i późniejsze oddzielenie H2? I znowu pytanie z CO2: podczas zgazowania powstaje go nawet więcej niż podczas reformingu gazu.

Tutaj warto obserwować pracę wyspecjalizowanych instytutów zajmujących się inżynierią pełnego cyklu. Tutaj na przykładChengdu Yizhi Technology Co.(ich strona internetowa tohttps://www.yskjhx.ru), to właśnie instytut projektowy stworzony przez Huaxi Technology. Nie tylko sprzedają technologię, ale realizują projekty pod klucz. - od modelowania procesów po uruchomienie. W ich portfolio znajdują się instalacje do oczyszczania gazów zawierających wodór i to jest kluczowy etap. Ponieważ nawet jeśli wychwytujesz węgiel, jeśli produktem końcowym jest wodór z zanieczyszczeniami CO, które zatruwają ogniwo paliwowe, cały sens jest stracony.

Z rozmów z inżynierami wynikało jedno: nie ukrywają, że głównym wyzwaniem nie jest chemia samego procesu, ale jego efektywność energetyczna i niezawodność sprzętu w rzeczywistych warunkach produkcyjnych, a nie w laboratorium. Często klient chce „najnowocześniejszego”, ale gdy pokazuje się szacunki dotyczące wysokowydajnych membran do separacji gazów lub katalizatorów odpornych na trucizny, rozmowa schodzi na płaszczyznę kompromisów.

Przyjazność dla środowiska: możesz liczyć na pełny cykl

To jest być może najważniejsza rzecz. Czy taki wodór można nazwać przyjaznym dla środowiska? Wszystko zależy od granic obliczeń. Jeśli weźmiemy pod uwagę tylko punkt wyjścia wodoru z instalacji, to być może tak, zwłaszcza jeśli CO2 jest zakopany. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę pełny cykl życia (LCA) – produkcję gazu/węgla, ich transport, straty metanu, energię potrzebną do pracy sprężarek CCS, ryzyko wycieków z instalacji składowania CO2 – obraz się zmienia.

Przeprowadziliśmy wewnętrzną analizę jednego projektu w Shanxi. Czy porównywałeś „niebieski”? wodór z lokalnego węgla z importem „zielonego” surowca? wodór w postaci amoniaku. Według śladu węglowego w momencie użytkowania na stacji benzynowej ?niebieski? było lepiej. Kiedy jednak do modelu dodano ryzyko długoterminowe (na przykład prawdopodobieństwo częściowej degradacji składowiska geologicznego w ciągu 50 lat), przewaga stała się iluzoryczna. Nie oznacza to, że z ?niebieskiego? należy porzucić wodór. Oznacza to, że jego rolą jest technologia przejściowa. Pomaga kreować popyt na wodór tu i teraz, budować sieć tankowania i organizować logistykę. Równolegle powinna rosnąć produkcja energii ze źródeł odnawialnych.

Nawiasem mówiąc, o ryzyku. Wokół wycieków metanu panuje duży hałas. Podczas wydobywania i transportu gazu metan jest silnym gazem cieplarnianym. Jeśli te wycieki nie zostaną kontrolowane, całe korzyści klimatyczne wynikające z CCS w reformerze mogą zostać zniweczone. W Chinach obecnie zwraca się na to coraz większą uwagę, jednak nie wszędzie wdrożono jeszcze system monitorowania. Czy to ten sam „brudny”? praktyczny szczegół, którego często brakuje w pięknej koncepcji.

Obserwacje terenowe: co działa, a co nie

Na papierze wszystko jest gładkie. W rzeczywistości można spotkać rzeczy, o których nie pisze się w raportach. Na przykład korozja. Jednostki zajmujące się wychwytywaniem CO2 przy użyciu roztworów amin to piekło dla metalu. Wysoka wilgotność, temperatura, środowiska aktywne chemicznie. Widziałem instalację, w której w ciągu dwóch lat wymieniono prawie wszystkie wymienniki ciepła w instalacji regeneracji amin. Po prostu dlatego, że dostawca sprzętu zaoszczędził na gatunku stali. Klient krzyczał, że technologia jest nieprzyjazna dla środowiska, ale problemem był prosty błąd inżynieryjny.

Kolejną kwestią są surowce. Jakość gazu ziemnego w sieci jest zmienna. Przychodzą partie z dużą zawartością wyższych węglowodorów lub siarki – i to wszystko, tryb pracy katalizatora reformingu zostaje zakłócony, spada wydajność, wzrasta emisja. Lub węgiel: jego skład różni się w zależności od samochodu. System musi być elastyczny, a to jest kosztowne. Wiele projektów pierwszej generacji nie brało tego pod uwagę i obecnie działają na granicy rentowności lub stoją w stanie bezczynności.

Dlatego cenne jest doświadczenie firm, które przeszły tę drogę. Wróćmy do przykładuChengdu Yizhi Technology Co.. Z ich opisu wynika, że ​​nie jest to startup, ale instytut z kapitałem zakładowym w wysokości 120 milionów juanów, utworzony na bazie spółki zajmującej się technologią chemiczną. Tacy gracze zazwyczaj posiadają głęboką wiedzę na temat rzeczywistych procesów produkcyjnych, a nie tylko teorii. Rozumieją, że kluczem jest niezawodność i możliwość dostosowania technologii do nieidealnych warunków chińskich surowców i działania.

Więc dokąd idziemy?

Podsumowując mój pogląd od środka: nazywanie wodoru z węglowodorów za pomocą CCS całkowicie przyjaznym dla środowiska jest nieszczere. Jednak odrzucanie tego jako zła absolutnego jest głupotą, która spowalnia transformację energetyczną. To jest konieczneetap pośredni. Jego przyjazność dla środowiska nie jest czarno-biała, ale skala. Zależy to od setek czynników: od wydajności wychwytywania po środki mające na celu ograniczenie wycieków metanu ze studni.

Chiny na to stawiają nie dlatego, że jest to rozwiązanie idealne, ale dlatego, że można je wdrożyć w krótkim czasie i na skalę przemysłową. Pozwala to zwiększyć przepustowość i obniżyć koszty infrastruktury (rurociągi, stacje benzynowe, magazyny), z której mogą następnie korzystać „zielone” firmy. wodór.

Najważniejszym wnioskiem dla mnie po tych wszystkich latach jest to, że nie ma magicznej technologii. Optymalizacja łańcuchów, integracja rozwiązań i radzenie sobie z tysiącem drobnych problemów technicznych to ciężka, często niewdzięczna praca. To właśnie ta praca – obliczenia, testy w terenie, korekcja błędów – decyduje o tym, jak „niebiescy” jesteśmy. lub? szary? będzie produktem końcowym. A etykiety są dla marketerów i polityków.