Водородная экономика и глобальное потепление
Водород рассматривается в качестве ключевого средства декарбонизации мировой экономики. Зеленый H2, производимый с использованием возобновляемых источников энергии, может использоваться во многих областях для замены «традиционного» топлива, при сжигании которого эмитируется CO2.
Является ли водород безопасным для климата? Два новых британских исследования показывают, что попадание больших объёмов водорода в атмосферу может в некоторой степени (косвенно) способствовать глобальному потеплению.
Дело в том, что водород может взаимодействовать с другими газами и парами, вызывая отрицательные для климата эффекты. «Любая утечка водорода повлияет на состав атмосферы (с последствиями для качества воздуха) и окажет косвенное нагревательное воздействие на климат».
В частности, отмечается, что водород способствует продлению «срока жизни» атмосферного метана, который является мощным парниковым газом, но в отличие от «долгоживущего» СО2 сохраняется в атмосфере порядка 20 лет. Водород реагирует с теми же тропосферными окислителями, которые «вычищают» метан из атмосферы, снижая количество свободных гидроксильных радикалов — очищающих агентов. Поэтому происходит увеличение концентрации метана, и он дольше остается в атмосфере.
Более того, присутствие водорода увеличивает концентрацию как тропосферного озона, так и стратосферного водяного пара, усиливая эффект «радиационного воздействия», который также повышает температуру.
Авторы исследования «Atmospheric Implications of Increased Hydrogen Use» («Атмосферные последствия увеличения использования водорода») подсчитали, что «потенциал глобального потепления» H2 (англ. Global Warming Potential или GWP) равен 11 с погрешностью ± 5, то есть находится в интервале от 6 до 16. Это означает, что за 100-летний период тонна водорода в атмосфере нагреет Землю примерно в 11 раз больше (с указанной погрешностью), чем тонна CO2.
Учёные исходят из того, что от одного до десяти процентов всего водорода будет «утекать» в атмосферу, и это приведёт к некоторым неблагоприятным климатическим эффектам.
Следует отметить, что предпосылки, на которых основывается это исследование, выглядят не слишком реалистичными. Так, авторы предполагают, что сектор недвижимости на 100% перейдёт на водород. Очевидно, что этого не произойдёт, даже если закрывать глаза на то, что H2 плохо подходит для использования в теплоснабжении зданий. Переход 50% транспорта на водород – также утопия.
В другом исследовании «Fugitive Hydrogen Emissions in a Future Hydrogen Economy» («Утечки водорода в будущей водородной экономике») говорится, что использование нынешних водородных технологий может привести «к очень значительным выбросам» (утечкам) H2, «однако для их уменьшения можно применить относительно простые процедуры».
В основном сценарии этого доклада ожидается, что от 1 до 1,5 процентов всего водорода в будет «утекать» в атмосферу, причем половина утечек придётся на транспортировку газа.
Всё сказанное, разумеется, не означает, что от использования зеленого H2 следует отказаться. Увеличение выбросов парниковых газов в эквиваленте CO2 в результате утечки 1% и 10% H2 компенсирует всего лишь примерно 0,4 и 4% объёма сокращения выбросов CO2 в результате перехода на зеленый водород, подсчитали авторы.
Таким образом, негативные эффекты для климата от утечек водорода являются относительно незначительными, однако утечки, конечно, важно контролировать и сокращать.