Казыбек Исмаилов 
Несмотря на временное смещение фокуса с устойчивого развития на энергетическую безопасность, сектор низкоуглеродного водорода готовится к беспрецедентному росту. По данным Международного энергетического агентства, объем запланированных на 2025 год проектов достигнет 8 миллиардов долларов – почти вдвое больше, чем в 2024 году. Особенно показателен пример Европы, где аналитики прогнозируют ежегодный рост производства «зеленого» водорода на 200%, а более 60 проектов уже находятся в стадии строительства. Спрос подогревают и технологические гиганты: так, Microsoft заключила семилетний контракт на поставку стали, произведенной с использованием «зеленого» водорода, для своих дата-центров.
Сегодня на рынке по-прежнему доминирует «серый» водород, получаемый методом паровой конверсии метана. На его долю приходится 68% мирового производства, но этот процесс сопряжен со значительными выбросами – до 12 кг CO2 на каждый килограмм водорода. Альтернативой выступает электролиз воды, который при использовании возобновляемой энергии позволяет получать экологически чистый «зеленый» водород. Однако какие именно технологии электролиза и другие инновационные методы станут ключевыми в новой энергетической парадигме?
Самой зрелой и распространенной технологией является щелочной электролиз. Этот метод, работающий при относительно низких температурах 50–80°C, привлекателен своей низкой стоимостью. Однако у него есть существенный недостаток – слабая устойчивость к колебаниям мощности, характерным для солнечной и ветровой генерации, что усложняет его интеграцию в системы на основе возобновляемых источников энергии.
Более современным решением считается электролиз с протоннообменной мембраной (PEM). Такие установки эффективнее щелочных и лучше справляются с переменчивым характером «зеленой» энергии. Главным сдерживающим фактором здесь выступает высокая стоимость и зависимость от редких драгоценных металлов – платины и иридия, которые используются в качестве катализаторов.
Все большее внимание привлекают твердооксидные электролизеры (SOEC). Они работают при очень высоких температурах – от 600 до 1000°C, используя в качестве сепараторов керамические ячейки. Это позволяет достигать КПД до 85%, а компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI) ставит цель в 90%. Важное преимущество SOEC – технология основана на зрелых разработках твердооксидных топливных элементов и требует минимального количества редких металлов, что делает ее крайне перспективной для масштабирования.
Инженеры MHI также работают над созданием «бирюзового» водорода методом пиролиза метана. Этот процесс позволяет расщеплять природный газ на водород и твердый углерод (сажу), который можно использовать в промышленности, например, при производстве шин или красок. Таким образом, решается не только задача получения водорода, но и утилизации углеродного компонента.
На горизонте появляются и более экзотические технологии. Фотокаталитическое расщепление воды использует энергию света и наночастицы для производства водорода прямо из воды. Метод интересен потенциальной дешевизной за счет использования доступных материалов, таких как железо. Другое направление – «биологический» водород, который получают с помощью микроорганизмов, перерабатывающих остаточную нефть в выработанных месторождениях. Недавние полевые испытания в Калифорнии уже подтвердили работоспособность этой концепции.
Настоящим прорывом может стать добыча природного, или «белого», водорода, значительные запасы которого содержатся в земной коре. С 2012 года в Мали успешно функционирует скважина, добывающая природный водород, а геологи обнаруживают все новые месторождения по всему миру. По оценкам Геологической службы США, если извлечь хотя бы 2% от мировых запасов, это обеспечит вдвое больше энергии, чем все разведанные запасы природного газа.
Водородная отрасль вступает в решающую фазу своего развития. Ее успех будет зависеть не от одной «серебряной пули», а от целого портфеля технологий – от проверенного электролиза до добычи природного водорода. Ключевую роль сыграют предсказуемые и долгосрочные государственные стратегии, которые смогут сформировать спрос, привлечь инвесторов и позволить технологическим компаниям вывести свои решения на коммерческий уровень, превратив водород в один из главных столпов глобальной декарбонизации.
