Климатически нейтральный водород из природного газа

Начат проект по экологически чистому промышленному пиролизу метана.

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.