Согласно новому исследованию МАГАТЭ, в котором подчеркивается, что для успешного перехода к экологически чистой энергетике важно применять самые разные низкоуглеродные источники энергии в их сочетании, в условиях, когда цены на природный газ значительно превышают низкие уровни, преобладавшие на рынке в течение последнего десятилетия, наиболее экономичным вариантом производства чистого водорода будет использование мощностей ядерной энергетики.
Используя новый разработанный в МАГАТЭ инструмент для моделирования энергетических систем (FRAMES), исследователи установили, что по мере роста цен на газ оптимальное сочетание технологий для производства водорода с минимальными выбросами двуокиси углерода смещается от использования установок на природном газе с системами улавливания и хранения двуокиси углерода в сторону ядерной и возобновляемой энергии. Хотя исследование касалось ситуации в конкретной стране, его результаты в общем могут быть применимы и к другим энергетическим рынкам.
?Этот сдвиг происходит при значительно более низких ценах на природный газ —?порядка 10–15?долларов?США за миллион британских тепловых единиц?—?чем те цены, которые в последнее время можно наблюдать на торгах в Европейском союзе, Великобритании и в некоторых частях Азии?, — рассказывает Франческо Ганда, инженер-атомщик из МАГАТЭ, проводивший это исследование. Он ссылается на недавние рекордные спотовые цены на газ на этих рынках, которые составляли от 35 до 40?долларов?США за миллион британских тепловых единиц — показатель, используемый во многих странах мира для измерения энергоемкости природного газа.
В преддверии Конференции ООН по изменению климата, которая состоится в следующем месяце, МАГАТЭ проведет несколько мероприятий, ставящих своей целью подчеркнуть вклад ядерной энергетики в достижение целей Парижского соглашения и Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года. В качестве ключевого звена для перехода к чистой энергетике и компонента надежного энергетического портфеля с малым уровнем выбросов все чаще рассматривается экологически чистый водород.
Для целей исследования на основе FRAMES в качестве ориентировочного показателя средней цены было принято 6?долларов?США за миллион британских тепловых единиц — приблизительная цена на природный газ на таких рынках, как Европа, фиксировавшаяся еще сравнительно недавно, весной прошлого года, до нынешнего скачка цен. Такая же цена фигурировала в недавно выпущенном компаниями URENCO/Aurora исследовании рынка Соединенного Королевства на период до 2050?года ?Decarbonising Hydrogen in a Net Zero Economy? (?Производство водорода без выбросов двуокиси углерода как элемент экономики с нулевым уровнем выбросов?), которое продемонстрировало, что использование ядерной энергии в комбинации с возобновляемыми источниками энергии позволяет снизить общие системные затраты на производство водорода.
Водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной, но его получение в чистом виде для промышленных нужд — от производства синтетического топлива и нефтехимикатов до полупроводников и электромобилей на топливных элементах — является энергоемким процессом и в настоящее время почти полностью основывается на сжигании ископаемого топлива, в основном природного газа, в так называемых установках парового риформинга метана. Чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду, которое оказывает ежегодное производство водорода в объеме 90?миллионов?тонн, а также стимулировать дальнейшее развитие этого направления для достижения целей в области борьбы с изменением климата, несколько стран изучают варианты производства водорода в крупных масштабах и по конкурентоспособным ценам на основе ядерных технологических процессов.
Проведенное с помощью инструмента FRAMES исследование показывает, что в условиях, когда цены на природный газ поднимаются выше 20?долларов?США за миллион британских тепловых единиц, оптимальной стратегией производства водорода становится сочетание электролизных методов с использованием электроэнергии, которая генерируется на основе комбинирования возобновляемых источников и обычных атомных электростанций, и термических методов, которые в конечном итоге могут быть реализованы на базе усовершенствованных высокотемпературных ядерных реакторов (HTR).
Международный интерес к HTR растет, так как предполагается, что они смогут обеспечить не только экономически эффективную генерацию электроэнергии, но и выработку высокотемпературного тепла для промышленных применений. В настоящее время разработка ректоров этого типа ведется в нескольких странах, а впервые они были внедрены в Германии еще в 70-х?годах; значительный прогресс в этой области отмечается в Японии и в Китае, где в провинции Шаньдун недавно состоялся пуск первого энергоблока с реактором HTR. Китай планирует в конечном итоге ввести в строй еще несколько реакторов HTR на этой площадке и в других провинциях, чтобы объединить выработку электроэнергии и технологического тепла для промышленных нужд и других применений, включая производство водорода.
Инструмент FRAMES в настоящее время используется в МАГАТЭ для выполнения собственными силами анализа комплексных энергетических систем. Он позволяет количественно проанализировать потенциальные преимущества ядерной энергетики в контексте существующих и будущих электроэнергетических систем, что представляет особый интерес для стран, которые стремятся к внедрению ядерной энергетики или рассматривают ее как элемент своей стратегии по достижению нулевого уровня выбросов.
