Водород из атомной электроэнергии: создана «Ядерная водородная инициатива»
В конце июля было объявлено о создании «Ядерной водородной инициативы» (Nuclear Hydrogen Initiative, NHI).
В коалицию вошли более 40 предприятий и организаций, работающих в сфере атомной энергетики и водородных технологий, в том числе производители электролизеров, такие как Cummins, Nel и Siemens, ассоциации атомной промышленности, Международное агентство по атомной энергии, поставщики оборудования, консультанты, инженеры, неправительственные организации и операторы ядерной энергетики, включая крупнейшую американскую Constellation Energy. Такие ключевые игроки, как Росатом или EDF в списке не значатся.
Согласно заявлению, целью созданной коалиции является продвижение производства «безуглеродного» водорода с помощью электроэнергии от атомных электростанций. «Ядерные технологии обладают потенциалом для производства водорода чистым и эффективным способом в масштабе, необходимом для стимулирования декарбонизации в трудно поддающихся сокращению выбросов секторах без ограничений по площади, присущих другим средствам производства водорода».
«Инициатива привлечет политиков, предприятия, инвесторов и другие ключевые заинтересованные стороны для повышения осведомленности о важной роли атомного водорода в обеспечении безуглеродной, безопасной и доступной энергии», — говорится в заявлении.
В документе подчёркивается важное преимущество атомной энергетики: способность производить водород в больших масштабах 24 часа в сутки, семь дней в неделю, 365 дней в году. При этом в первом опубликованном докладе Инициативы показано, что КИУМ атомной энергетики США в последние годы устойчиво превышает 90%.
Чем больше часов в год электролизер работает на полную мощность, тем ниже приведенная стоимость водорода (LCOH). Таким образом, электролизер, работающий круглосуточно, а не только когда дует ветер или светит солнце, потенциально может обеспечить дешевый H2 (при условии низкой стоимости электроэнергии). Кроме того, из-за более высоких коэффициентов использования мощности атомная электростанция мощностью 1 ГВт может производить в пять раз больше водорода, чем солнечная электростанция мощностью 1 ГВт за тот же период времени.
Например, Международное энергетическое агентство считает, что для перехода всего мира к нулевому балансу выбросов к 2050 году потребуется 520 миллионов тонн чистого водорода ежегодно. Если весь этот объём обеспечивать только с помощью электролиза, то потребуется всего 3,3 ТВт мощностей атомной энергетики. Для сравнения, требуемые мощности солнечной и ветровой энергетики в разы больше.
«Ядерная энергетика обладает рядом уникальных особенностей, таких как высокий коэффициент мощности и способность производить не только электричество, но и тепло», — говорит пресс-секретарь NHI Элина Теплински. «Обратите внимание, что самой большой составляющей стоимости водорода является стоимость электроэнергии. Ядерное электричество плюс тепло, которое в настоящее время не используется, можно сочетать с высокотемпературным паровым электролизом; Эти [твердооксидные] электролизеры требуют меньше электроэнергии и могут производить водород более эффективным способом, что снижает затраты».
«Ядерный водород», также известный как «розовый» H2, также может косвенно помочь атомным электростанциям сбалансировать энергосистему, добавляет она. Существующие атомные электростанции являются низкоманевренными, но если бы их выработку можно было перенаправить на электролизеры в то время, когда в сети много энергии ветра и солнца, это могло бы предотвратить сокращение выработки ветровых и солнечных электростанций и падение оптовых цен до нуля или ниже.
И наоборот, в периоды когда ветер не дует и солнце не светит, атомная энергетика могла бы поддерживать энергосистему перенаправляя выработку в сеть вместо питания электролизёров.
«Это одна из моделей, которой сегодня следуют несколько операторов атомных станций», — говорит Теплински. «И один из многих способов, которыми ядерная энергия дополняет возобновляемые источники энергии».
«Мы предполагаем, что наши атомные электростанции станут универсальными центрами чистой энергии, которые не только круглосуточно и без выходных производят безуглеродную электроэнергию для сети, но и объединяют чистый водород, возобновляемые источники энергии и другие новые и появляющиеся технологии для обеспечения энергией каждого уголка нашей экономики», — говорит Коллин Райт, вице-президент по корпоративной стратегии Constellation. «Эксперты по климату согласны с тем, что мы не можем полностью решить климатический кризис без обильных источников водорода, и ядерная энергия остается наиболее эффективным и экономичным способом его производства в необходимых нам масштабах».
Атомная энергетика уже несколько лет пытается занять значимое место на (будущем) рынке «низкоуглеродного» водорода, и тем самым расширить свои перспективы, которые пока выглядят не слишком обнадеживающими.
В мире объявлено о нескольких проектах по производству водорода с помощью атомной электроэнергии — в Канаде, Китае, России, Великобритании и США.
В 2021 году Росатом и EDF договорились о сотрудничестве в области водорода.
Водородная стратегия Франции предусматривает использование атомной энергии для производства водорода.
Великобритания также рассматривает атомную энергетику в качестве возможного производителя «безуглеродного» водорода в больших масштабах.
В январе нынешнего года в Швеции было заключено первое соглашение на поставку «розового» водорода.
Всё это понятно, однако перспективы атомной энергетики и её экономика вызывают вопросы. «Дорого и долго» — так можно охарактеризовать реализацию проектов атомной энергетики во многих случаях. Опыт показывает, что сроки строительства атомных электростанций и бюджеты часто намного выходят за плановые рамки. Согласно последним исследованиям экономики разных технологий генерации, приведённая стоимость единицы электроэнергии (LCOE), вырабатываемой атомными электростанциями, намного превышает LCOE солнечной и ветровой энергетики. Например, у Lazard (США) LCOE крупномасштабных солнечных проектов находится в интервале $28-41 за мегаватт-час, наземных ветровых $26-50, а ядерной энергетики $131-204 за мегаватт-час.