Ключевую роль в переходе от индустриального к информационному обществу сыграет глобальная энергоэкологическая революция

САМЫЙ РАСПРОСТРАНЕННЫЙ И ЭФФЕКТИВНЫЙ

Большинство экспертов в сфере энергетики склоняются к мнению, что наиболее перспективным, инновационным и экологически чистым топливом постнефтяной эры станет водород. И когда в течение 50-60 лет порядка 95% разведанных источников нефти будут исчерпаны, ключевое место в экономике займет именно он.

Водород - не только наиболее распространенный элемент в Космосе и на Земле (74% вещества во Вселенной), но и потенциально самый эффективный источник энергии. Теплота сгорания элемента наиболее высока, а эффективность в двигателе внутреннего сгорания у водорода на 100-200% выше, чем у бензина, что позволяет увеличить КПД двигателя на 50-70%. А в процессе сгорания водорода образуется самая обыкновенная вода, безопасная для окружающей среды.

Уже сейчас большинство уважающих себя автомобильных компаний могут похвастать прототипами автомобилей на водороде. Однако до появления массовой экологически чистой водородной модели, которая бы начала новую главу в истории автопрома, еще довольно далеко, хотя массовое использование технологии всетаки куда ближе, чем может показаться.

В настоящее время большинство водорода, используемого в промышленности и в качестве топлива для еще немногочисленных водородных прототипов автомобиля, получают химическим способом из метана, что примерно в четыре раза дороже, чем производство бензина - в пересчете на одинаковое количество выделяемой энергии. И это сводит на нет любую дискуссию об эффективности данного метода.

Однако главным драйвером водородной революции постиндустриального общества станет прорыв в технологии электролиза - расщепления воды на водород и кислород с помощью электрического тока. Сейчас данный метод крайне неэффективен, так как требует использования дорогостоящих катализаторов из платины и других драгоценных металлов. И часто процесс имеет отрицательный энергетический баланс, когда количество затрачиваемой энергии существенно превышает количество энергии, заключенной в самом водороде.

Кроме этого, электролиз индустриального производства энергоемок и опасен. При проведении электролиза существует высокая вероятность смешивания водорода и кислорода в пропорциях, образующих взрывоопасный газ. Вследствие этого две трети затрат энергии идет на разделение и очистку водорода от остаточных следов кислорода.

СТРАТЕГИЧЕСКИЙ ПРОРЫВ

Но в скором времени ситуация с водородным автопромом может кардинально измениться благодаря технологическому прорыву в области синтеза водорода, совершенного учеными из университета Глазго. Новый процесс электролиза абсолютно экологичен и лишен вышеописанных недостатков традиционного метода. В этом процессе не используются дорогостоящие катализаторы на базе драгметаллов, на которые приходится 90% стоимости технологии. Вместо них эту роль выполняет жидкий окислительновосстановительный посредник. Посредник (химический состав которого держится в тайне) полностью поглощает выделяющийся свободный водород и образует полностью безопасное водородосодержащее неорганическое соединение. Оставшийся чистый свободный кислород без проблем сбрасывается в атмосферу. Но главное, что новая технология не только значительно дешевле, но и в 30 раз (!) эффективнее, нежели другие существующие на сегодня методы извлечения водорода.

Следует отметить, что получаемый в результате описанного выше электролиза водород можно хранить и транспортировать в абсолютно безопасном виде, что открывает новые технологические горизонты. Прежде всего все в том же автомобилестроении - отрасль получила первые эффективные результаты дешевого и экологически чистого способа получения водорода из воды, хоть и следует упомянуть, что первый автомобиль на водороде компания BMW построила еще в далеком 1979 году.

Коммерчески доступным автомобиль на водородных топливных элементах станет с 2015 года, когда Toyota, Tesla и Honda собираются представить первые образцы, характеристики которых и позволят говорить о начале эры водородного автомобиля. Его стоимость будет находиться в диапазоне от $50 тыс. до $100 тыс., а сам автомобиль сможет на одной заправке водородом проехать 500 км.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ГОРИЗОНТЫ-2050

Конечно, водородное топливо не войдет в нашу жизнь за один день, его использование будет внедряться постепенно, уменьшая, а затем и полностью устраняя зависимость от нефти, ведь технология синтеза водорода подготавливает научнотехнический фундамент для создания массового автомобиля, работающего на воде, к 2050 году.

Однако водородную эволюцию сдерживает еще один важный фактор - отсутствие инфраструктуры АЗС для водородной экономики.

В ближайшем будущем АЗС будут заправлять автомобили водородом, доставленным с крупных заводов, а рынок водородных топливных элементов для автопрома к 2025 году достигнет объема $2,5 триллиона.

Пионером в этой области выступают США, которые планируют построить вдоль Калифорнийского побережья, вдоль главных автострад 12 тысяч водородных заправочных станций. А в долгосрочной перспективе, к 2050 году, в США и ЕС должна появиться сеть локальных автономных заводов, которые будут получать водород из воды с помощью электролиза.

Сейчас водородная энергия обходится дороже традиционной нефти, но тенденция показывает, что нефть будет только дорожать (за минувший 41 год ее цена увеличилась с $3 за баррель до $96). А водородная энергетика наоборот будет стремительно дешеветь и становиться эффективнее на фоне развития информационных и нанотехнологий. Эту закономерность уловил и клан Рокфеллеров, сколотивший состояние благодаря нефти, а теперь выводящий свои активы из бизнеса по добыче углеводородов.

Если еще десять лет назад стоимость автомобильных водородных топливных элементов составляла $275 за кВт мощности, благодаря новой технологии электролиза и катализаторам из углеродных нанотрубок, которые в 650 раз дешевле, чем платина, цена одного кВт мощности для автомобиля к 2020 году составит лишь $30.

Стремительное развитие и удешевление водородной технологии в первой половине XXI века обусловлено переходом к постиндустриальному технологическому способу производства, а удешевление энергии за счет применения нанотехнологий будет главным фактором конкурентоспособности товаров и услуг на мировых рынках в 2020-2050-е годы. Страны, которые не смогут закрепиться в новых энергетических реалиях, будут отброшены на периферию мирового научнотехнического прогресса. И если Украина хочет быть конкурентоспособной и достичь глобальной субъектности, она должна консолидировать свои усилия для продвижения водородных технологий.

Подписанное и ратифицированное соглашение об ассоциации с Европейским союзом дает возможность приступить к развитию водородных технологий в Украине, так как соглашение предполагает научнотехническое сотрудничество в рамках крупнейшей научной программы современности - ЕС Horizon 2020, где значительная часть исследований посвящена именно энергетике будущего.

Стас Форостовец

30.09.2014 г.