Сегодня в мире ежегодно производится около 52,6 млн тонн водорода, и почти весь объем (96%) приходится на переработку ископаемого топлива — природного газа, нефти или угля. Это приводит к значительным выбросам CO₂ — от 11 до 20 кг на каждый килограмм H₂. Большая часть водорода используется в химической промышленности и при производстве удобрений, однако для перехода низкоуглеродной экономике необходимы новые технологии, позволяющие получать его в промышленных масштабах без углеродного следа.
Существует несколько методов производства водорода. Самый простой — щелочной электролиз, при котором 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: часть энергии подводится в виде тепла, что позволяет сократить расход электричества почти на треть и повысить общий КПД. Еще один вариант — 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, в частности реакторов нового поколения, способных работать при температурах до 1000 °C. В ходе анализа различных технологий они пришли к выводу, что наибольший потенциал имеет высокотемпературный паровой электролиз: он обеспечивает высокий КПД (до 43%) и полностью исключает вредные выбросы. Ключевым элементом такой системы является промежуточный теплообменник, который безопасно передает тепло от реактора к установке по производству водорода, изолируя их друг от друга.
Экономический анализ с использованием программы МАГАТЭ HEEP 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 по сравнению с другими низкоуглеродными методами. 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 СО₂ составляют всего 0,3–0,8 кг на килограмм. Наконец, атомная энергетика не зависит от погодных условий и способна круглосуточно производить большие объемы.
Учёные предлагают сосредоточить усилия на выводе высокотемпературного парового электролиза на промышленный уровень, а также развивать концепцию «водородных островов» — специализированных площадок, где атомные реакторы будут работать исключительно на производство H₂.
