Российские ученые и инженеры нашли способ если не подружить, то хотя бы «познакомить поближе» природный газ и водород, чтобы вместе они помогали сохранять экологию и деньги. В центре внимания — компрессорная станция «Северная» в Ленинградской области, которая работает на «Газпром». Именно ее выбрали полигоном для смелого эксперимента: частично заменить обычный газ на так называемую метано-водородную смесь.
Идея в том, чтобы прямо на станции производить водород и подмешивать его в трубу с газом. Звучит как фантастика, но технология давно известна — это паровой риформинг метана. Проще говоря, газ смешивают с паром при высокой температуре, получая водород. Но есть важный нюанс: чтобы процесс считался «зеленым», углекислый газ, который тоже образуется при реакции, не выпускают в небо, а ловят и закачивают в землю или пытаются использовать в промышленности. Получается тот самый «голубой» водород, о котором сейчас так много говорят в мире.
Главный вопрос, который волнует всех: не разорвут ли трубы от такого соседства? Ведь водород коварен — он умеет делать металл хрупким. Исследователи изучили этот риск вдоль и поперек. Выяснилось: если водорода в смеси не больше 20% (а в проекте планируют именно столько), то для обычных стальных газопроводов низкого и среднего давления это безопасно. А вот на мощных магистральных трубах, где давление зашкаливает, советуют нанести специальное защитное покрытие изнутри, чтобы металл не «заболел» водородной хрупкостью. Практика испытаний пластиковых труб, вентилей и даже газовых плит показала: с такой добавкой водорода они работают без аварий. Правда, газовые турбины и компрессоры придется немного перенастроить — они станут потреблять чуть больше энергии, но зато и гореть смесь будет лучше.
А что насчет экологии? Тут математика красивая. Если считать на килограммы, то метано-водородная смесь дает больше энергии, чем просто газ. Но главное — при ее сжигании выделяется на 200 граммов меньше углекислого газа на каждую единицу энергии. Казалось бы, мелочь, но в масштабах целой компрессорной станции это тонны сэкономленного углеродного следа. Плюс водород помогает топливу сгорать почти без остатка, что тоже снижает вредные выбросы.
Остается самый больной вопрос — деньги. Строительство установки для производства водорода с системой улавливания CO2 — удовольствие дорогое. Ученые посчитали: чтобы проект окупился к 2041 году, нужна либо серьезная государственная поддержка (например, льготные тарифы на электричество и газ для самой установки), либо введение платы за выбросы углекислого газа. Если тонна CO2 будет стоить хотя бы 2500 рублей, экономика начинает сходиться. Причем чувствительнее всего проект именно к цене на электричество — если его дадут по подешевле, окупаемость придет быстрее.
Таким образом, эксперимент на станции «Северная» — это прикладной тест-драйв водородного будущего. Пока все говорит о том, что подмешивать водород в наши трубы технически можно и экологически полезно. Но широкое внедрение упрется в экономику и в то, насколько государство и бизнес готовы платить за чистый воздух.
Исследование опубликовано в журнале «Химическая безопасность»
