В земной коре сосредоточено несколько триллионов тонн белого водорода. Смогут ли в Германии освоить добычу этого экологически чистого и недорогого источника энергии?В лесу, на севере федеральной земли Бавария, Юрген Грёч (Jürgen Grötsch) пробирается к тайному месту, где скрывается сокровище, стоимость которого исчисляется миллионами евро. Если его удастся добыть, это может изменить производство чистой энергии в мире. Речь идет о редкой форме водорода, которая естественным образом выходит из-под земли, так называемого белого водорода.
Грёч — геолог, несколько десятилетий проработал в международной нефтегазовой компании Shell, а сегодня он — научный сотрудник Университета имени Фридриха — Александра в Эрлангене и Нюрнберге (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, FAU). С помощью двух своих студентов он выкапывает яму глубиной в метр, устанавливает в ней газовый датчик и наблюдает за показаниями прибора. Грёч называет это «разнюхивать» водород.
«Это значительно, — говорит он, глядя на растущие цифры. Прибор останавливается на отметке чуть выше 500 ppm (частей на миллион); это означает, что в пробе содержится 0,05% водорода. — Это в 1000 раз больше, чем в окружающем нас воздухе», — говорит Грёч. Он видит в этом признак того, что наткнулся в этом лесу на юге Германии на настоящее водородное сокровище .
Водород — дилемма декарбонизации экономики
Уже на протяжении многих лет руководители компаний и политики, к примеру председательница Европейской комиссии Урсула фон дер Ляйен или премьер-министр Австралии Энтони Альбанезе, провозглашают водород средством декарбонизации экономики.
Этот газ можно сжигать для получения энергии, необходимой для судовых двигателей или тяжелой промышленности, например сталелитейной. И, в отличие от нефти, газа или угля, он не создает выбросов, приводящих к потеплению климата. По данным Международного энергетического агентства, к 2050 году мировой спрос на водород может утроиться.
Но есть одна проблема. Водород нужно производить. А процесс его получения в значительной степени зависит от ископаемого топлива. В настоящее время менее 1 процента водорода получают из возобновляемых источников энергии с помощью дорогостоящего процесса электролиза.
Чистая энергия из мантии Земли
Грёч утверждает, что природный водород, также известный как белый водород, может стать третьим вариантом. Он образуется в земной коре естественным путем — в результате геологических процессов, длящихся миллиарды лет.
«Большая часть мантии Земли состоит из пород, богатых железом, — поясняет Грёч. — Когда они взаимодействуют с водой при температуре 200-350 градусов по Цельсию, железо, по сути, забирает кислород из воды, оставляя чистый водород». Эта реакция, называемая серпентинизацией, считается основным механизмом образования природного водорода.
По оценкам исследователей Геологической службы США, в земной коре содержится около 5,6 трлн тонн водорода. Большая часть этих запасов находится на слишком большой глубине, чтобы до них добраться, но, как отмечают ученые в исследовании 2024 года, добычи всего двух процентов этого объема хватило бы для удовлетворения спроса на водород в течение 200 лет.
Водород — самый легкий из всех элементов — может подниматься из мантии Земли к поверхности через трещины в породе. Иногда он улетучивается в атмосферу, но большая часть скапливается в резервуарах из пористых пород, например песчаника, зажатых под более плотными слоями.
Первая работающая скважина
Сейчас десятки компаний по всему миру ведут поиски таких месторождений. Но есть только одно место — деревня Буракебугу в Мали, — где природный водород уже добывают и используют на месте для выработки электроэнергии.
Добыча там небольшая — около 49 тонн в год. Для сравнения: производительность обычной газовой скважины за тот же период исчисляется сотнями и тысячами тонн. Но этот пример доказывает, что добыча природного водорода технически возможна — и позволяет обойтись без его производства.
Из скважины в Мали водород сейчас поступает под тем же давлением, что и 14 лет назад, когда объект только введен был в эксплуатацию. «С технической точки зрения это возобновляемый источник, поскольку процессы образования природного водорода происходят непрерывно», — говорит аналитик по недрам в международной исследовательской компании Wood Mackenzie Кейт Ади. При условии, что темпы добычи не превышают скорость образования.
В Баварии Юрген Грёч планирует продавать природный водород по цене 0,87 евро за килограмм, что сопоставимо со стоимостью водорода, полученного из ископаемого топлива. К 2030 году он предполагает добывать из баварского пласта, расположенного на глубине 1500 м под землей, 1000 тонн белого водорода в год. Он будет использоваться местными компаниями и тепловыми сетями. «Из тех же резервуаров мы также хотим производить горячую воду, которую можно использовать для отопления домов», — говорит Грёч. Эта геотермальная энергия является экономической страховкой на случай, если водородный бизнес не оправдает надежд.
Инвесторы не спешат вкладываться в поиски «белого» водорода
Как и многие другие первопроходцы, Юрген Грёч сталкивается с юридическими барьерами. Поскольку лишь в нескольких странах белый водород официально признан природным ресурсом, получить государственные субсидии и разрешения на бурение довольно сложно. А это отпугивает инвесторов.
За редким исключением крупные нефтегазовые компании пока не вкладывают средства в поиски природного водорода. И даже Грёчу на сегодняшний день не удалось привлечь инвестиции.
«Инвесторы сидят сложа руки и позволяют стартапам быть первопроходцами, — говорит Кейт Ади. — Но как только один из этих стартапов сможет найти и производить коммерчески значимые объемы природного водорода, начнется борьба за земельные участки».
По оптимистичному сценарию Wood Mackenzie, к 2050 году можно будет производить 20 млн тонн природного водорода в год. По оценкам МЭА, это составит 6,7 процента от необходимого к тому времени объемов.
«Это рискованное предприятие, — признается Грёч, упаковывая инструменты. — Сегодня мы находимся на том же этапе, на котором 150 лет назад была нефтегазовая отрасль. Мы здесь, чтобы начать новую эру в энергетике. Надеюсь».