Китай: водень із вуглеводнів — це екологічно? 

Ось питання, яке постійно спливає у розмовах із клієнтами та на галузевих зустрічах. Всі шукають просту відповідь, але її немає. Багато хто відразу каже: «Який же це «зелений»? водень, якщо джерело – газ чи вугілля? Це ж крок назад!? Але реальність проектів, в яких ми беремо участь, набагато складніша за ці ярлики.

Звідки взагалі ростуть ноги цього синього? водню

Все почалося з того, що Китаю потрібний водень тут і зараз. Для транспорту, промисловості, тієї ж хімії. Відновлювані джерела (ВІЕ) зростають швидко, але масштаби попиту є колосальними. І інфраструктури під чистий зелений? H2 поки що немає. А от газопроводи є. Вугільні родовища є. І технології конверсії відпрацьовані десятиліттями. Логіка проста: беремо те, що під рукою, і намагаємось зробити процес чистішим. Звідси і з'явився акцент науловлювання вуглецю(CCS/CCUS). Без цього вся концепція низьковуглецевого водню з вуглеводнів? просто розсипається.

На практиці це виглядає так: ми не говоримо про старі установки парового риформінгу метану (ПСМ), які димлять як паровози. Мова про нові або модернізовані комплекси, девикиди CO2не випускаються у повітря, а проектуються під захоплення. Але тут перший підводний камінь: ефективність захоплення. Теоретично можна вловити 90% і більше. На практиці, на китайських проектах, що діють, цифри часто скромніші — 60-75%. Чому? Питання економіки, енерговитрат на процес захоплення і, що критично, геології — куди цей CO2 потім закачувати.

Я пам'ятаю один із ранніх проектів, де ми оцінювали інтеграцію блоку CCS на встановлення отримання водню з коксового газу. Цифри в моделюванні були гарні, але коли почали рахувати баланс по всьому ланцюжку — від додаткової витрати пари на регенерацію сорбенту до логістики стисненого CO2 — зеленість? всієї витівки сильно поблікла. Вийшов не ?синій?, а скоріше ?блакитно-сірий? водень. Але саме такі спроби, навіть неідеальні, і дають ту саму data, без якої далі не можна рухатися.

Технологічна кухня: не лише риформінг

Коли говорять "водень з вуглеводнів", всі відразу думають про метан. Але у Китаї величезну роль грає вугілля. Парогазифікація вугілля — технологія з історією, і її активно допрацьовують під водневу економіку. Проблема в тому, що вугілля це не чистий вуглець. Сірка, зола, інші домішки. Водень ти отримаєш, але скільки енергії піде на попереднє очищення синтез-газу і наступне відділення H2? І знову питання з CO2: при газифікації його утворюється навіть більше, ніж за риформінгу газу.

Тут цікаво спостерігати за роботою профільних інститутів, які займаються інжинірингом повного циклу. Ось, наприклад,Chengdu Yizhi Technology Co.(їхній сайтhttps://www.yzkjhx.ru), це саме проектний інститут, створений Huaxi Technology. Вони не просто продають технологію, а ведуть проекти під ключ? - Від моделювання процесу до введення в експлуатацію. У їхньому портфоліо є установки з очищення водневмісних газів, і це ключовий етап. Тому що навіть якщо ти вловив вуглець, але твій кінцевий продукт — водень із домішками CO, який отруїть паливний елемент, весь зміст втрачається.

З розмов з їхніми інженерами запам'ятався один момент: вони не приховують, що головний виклик — це не хімія процесу, а його енергоефективність і надійність обладнання в умовах реального виробництва, а не лабораторії. Часто замовник хоче "найсучасніше", але коли показуєш кошторис на високоефективні мембрани для поділу газів або на стійкі до отруєння каталізатори, розмова переходить у площину компромісів.

Екологічність: рахувати за повним циклом

Оце, мабуть, головне. Чи можна назвати такий водень екологічним? Все залежить від меж розрахунку. Якщо брати тільки точку виходу водню з установки, можливо, так, особливо якщо CO2 похований. Але якщо вважати повний життєвий цикл (LCA) — видобуток газу/вугілля, їхнє транспортування, втрати метану, енергія для роботи компресорів CCS, ризики витоку сховищ CO2 — картина змінюється.

Ми мали внутрішній аналіз для одного проекту в Шаньсі. Порівнювали ?синій? водень із місцевого вугілля з імпортом ?зеленого? водню у вигляді аміаку. За вуглецевим слідом на момент використання в заправній станції ?синій? був кращим. Але коли додали в модель довгострокові ризики (наприклад, можливість часткової деградації геологічного сховища за 50 років), перевага стала примарною. Це не означає, що від "синього"? водню треба відмовитись. Це означає, що його роль перехідна технологія. Він допомагає створити тут і зараз попит на водень, збудувати заправну мережу, налагодити логістику. А паралельно має зростати генерація на ВІЕ.

До речі, про ризики. Багато шуму довкола витоків метану. При видобутку та транспортуванні газу метан – потужний парниковий газ. Якщо ці витоки не контролювати, весь кліматичний виграш від CCS на установці риформінгу може бути зведений нанівець. У Китаї зараз цьому приділяють все більше уваги, але систему моніторингу ще не скрізь запроваджено. Це та сама брудна? практична деталь, яку часто упускають у красивому концепті.

Польові спостереження: що працює, а що ні

На папері все гладко. Насправді стикаєшся з речами, про які у звітах не пишуть. Наприклад, корозія. Агрегати, що працюють з уловлюванням CO2 з використанням амінових розчинів, це пекло для металу. Підвищена вологість, температура, хімічно активні середовища. Бачив установку, де за два роки замінили майже всі теплообмінники у вузлі регенерації аміну. Просто тому, що постачальник обладнання заощадив на марці сталі. Клієнт кричав про неекологічність технології, а проблема була в банальній інженерній помилці.

Інший момент – сировина. Якість природного газу у мережі непостійна. Прийшли партії з підвищеним вмістом вищих вуглеводнів або сірки — і все, режим роботи каталізатора риформінгу збитий, падає ефективність, викиди зростають. Або вугілля: його потяг змінюється від вагона до вагона. Система має бути гнучкою, а це дорого. Багато проектів першого покоління цього не врахували і зараз працюють на межі рентабельності чи простоюють.

Саме тому цінний досвід компаній, що пройшли цей шлях. Повернемося, наприкладChengdu Yizhi Technology Co.. З їхнього опису видно, що це не стартап, а інститут зі статутним капіталом 120 мільйонів юанів, створений на базі хіміко-технологічної компанії. Такі гравці зазвичай приходять із глибоким знанням реальних виробничих процесів, а не лише з теорією. Вони розуміють, що ключ — у надійності та адаптивності технології до неідеальних умов китайської сировини та експлуатації.

То куди ж ми рухаємось?

Якщо резюмувати мій погляд зсередини: називати водень із вуглеводнів із CCS абсолютно екологічним — це лукавство. Але відкидати його як абсолютне зло — дурість, яка гальмує енергоперехід. Це необхіднийпроміжний етап. Його екологічність – не чорно-біла, а шкала. Вона залежить від сотні факторів: від ККД захоплення до заходів щодо зниження витоків метану на свердловині.

Китай робить на цьому ставку не тому, що це ідеально, а тому, що це реалізується в короткий термін і в промислових масштабах. Це дозволяє нарощувати потужності та знижувати витрати на інфраструктуру (трубопроводи, заправки, сховища), якою потім зможе скористатися і ?зелений? водень.

Головний висновок для мене після всіх цих років: не буває чарівної технології. Є важка, часто невдячна робота з оптимізації ланцюжків, інтеграції рішень, боротьби з тисячею дрібних технічних проблем. Саме ця робота — розрахунки, польові випробування, виправлення помилок — і визначає, наскільки синім? або ?сірим? виявиться кінцевий продукт. А ярлики – це вже для маркетологів та політиків.