.jpg)
В мире ежегодно производят около 52,6 млн. тонн водорода, и почти весь объем (96%) приходится на переработку природного газа, нефти или угля. Это приводит к значительным выбросам CO2, насчитывающим 11-20 кг на каждый килограмм H2. Большая часть водорода используется в химической промышленности и при производстве удобрений, однако для перехода к низкоуглеродной экономике необходимы новые технологии, позволяющие получать его в промышленных масштабах без углеродного следа.
Есть несколько методов производства водорода. При щелочном электролизе вода под действием электрического тока разлагается на кислород и водород. Технология хорошо освоена, но требует много энергии и не очень эффективна. Более перспективным считается высокотемпературный паровой электролиз, когда часть энергии подводится в виде тепла, что позволяет сократить расход электричества почти на треть и повысить общий КПД. Еще одним вариантом выступает термохимический серно-йодный цикл, при котором вода разлагается на элементы в цепочке реакций при очень высоких температурах. Этот метод потенциально эффективен, но требует сложного оборудования и работы с агрессивными реагентами.
Исследователи из Университета Пизы изучили возможность применения атомных электростанций для производства водорода, включая реакторы нового поколения, способные работать при температурах до 1000 oC. В ходе анализа различных технологий они пришли к выводу, что наибольший потенциал имеет высокотемпературный паровой электролиз, который обеспечивает высокий КПД до 43% и полностью исключает вредные выбросы. Ключевым элементом такой системы является промежуточный теплообменник, безопасно передающий тепло от реактора к установке по производству водорода, изолируя их друг от друга.
Экономический анализ показал, что себестоимость водорода при применении ядерных технологий может составлять от 2,71 до 3,57 доллара за килограмм. Это сопоставимо, а в ряде случаев и выгоднее, чем другие низкоуглеродные методы. Так, производство водорода с помощью электролиза на основе солнечной или ветровой энергии обходится примерно в 6,61 евро за килограмм. При этом атомные станции обеспечивают стабильную работу с коэффициентом использования мощности выше 90%, что существенно отличает их от переменчивых ВИЭ. С экологической точки зрения такие схемы не уступают "зеленому" водороду. Выбросы CO2 составляют всего 0,3-0,8 кг на килограмм. Наконец, атомная энергетика не зависит от погодных условий и способна круглосуточно производить большие объемы.
Ученые предлагают сосредоточить усилия на выводе высокотемпературного парового электролиза на промышленный уровень, а также развивать концепцию "водородных островов", представляющих собой специализированные площадки, где атомные реакторы будут работать исключительно для производства H2.
