К 2060 году Китаю потребуется около 59 тысяч километров специализированных водородных трубопроводов общей стоимостью почти 55 млрд долларов. Необходимость столь масштабного строительства объясняется тем, что уже сегодня хранение и транспортировка формируют от 20 до 50% конечной стоимости водорода. К такому выводу пришли ученые из Шаньдунского университета.
Сегодня большинство исследований отдельно оценивают стоимость производства водорода и расходы на его транспортировку, хотя именно их сочетание определяет, насколько выгодным окажется топливо для конечного потребителя. Авторы новой работы впервые решили рассмотреть всю цепочку поставок целиком – от места производства топлива до промышленного потребителя. Для этого они собрали данные во всех провинциях Китая и рассчитали стоимость производства «серого» водорода (из угля и природного газа), «голубого» (с улавливанием углекислого газа) и «зеленого» (с использованием энергии ветра и солнца).
Затем эти данные объединили с моделью транспортировки, учитывающей три способа доставки: автомобильными цистернами в газообразном или жидком виде и по специализированным трубопроводам. Последний вариант – технически наиболее сложный.
В Китае сегодня существуют несколько таких водородопроводов, однако это короткие промышленные линии длиной от 25 до 42 км, которые соединяют НПЗ и химические предприятия внутри одного промышленного кластера. Первый такой трубопровод был построен компанией Sinopec в 2008 году в Нанкине для того, чтобы соединить нефтеперерабатывающий завод Jinling Petrochemical и нефтехимический комплекс Yangzi Petrochemical.
Однако на этот раз ученые моделировали уже единую магистральную сеть, способную связать разные регионы страны. При этом трубопровод считался экономически оправданным только в том случае, если одновременно выполнялись два условия: расстояние между регионами было достаточно большим, а годовой объем транспортировки превышал определенный порог. В противном случае перевозка автотранспортом обходилась дешевле.
Анализ показал, что самым дешевым способом производства сегодня остается водород из угля – около 2-2,8 доллара за килограмм, тогда как водород, полученный с помощью солнечного электролиза, может стоить до 12 долларов за килограмм. Однако после учета затрат на транспортировку картина меняется. Дешевизна производства во внутренних регионах частично нивелируется расходами на доставку, поскольку основные потребители сосредоточены в промышленно развитых прибрежных провинциях. В результате даже для 22 из 23 регионов-импортеров завозной водород оказывается дороже местного, а в крупнейших промышленных провинциях (Гуандуне и Цзянсу) разница превышает 3,5 доллара за килограмм. Единственным исключением стал Тибет, куда импортировать водород выгоднее, чем производить его самостоятельно.
По расчетам исследователей, уже сегодня экономически оправданными являются лишь несколько крупных межпровинциальных трубопроводов, соединяющих ресурсные северо-западные регионы с Пекином, Шанхаем, Гуандуном и другими промышленными центрами восточного побережья. Их общая протяженность составляет около 39,4 тысячи километров. При моделировании развития отрасли до 2060 года ученые рассмотрели три сценария спроса – от 55 до 187 млн тонн водорода в год. Во всех случаях наиболее эффективной оказалась сеть из 25 магистральных межпровинциальных коридоров. По мере роста спроса потребуется не столько строить новые маршруты, сколько увеличивать пропускную способность существующих трубопроводов. В результате общая длина сети вырастет примерно до 59 тысяч километров, а среднее расстояние транспортировки водорода достигнет 2522 км. При этом исследователи подчеркивают, что речь идет о специализированных водородопроводах, поскольку использовать для этих целей обычные газопроводы нельзя – водород способен вызывать охрупчивание стали.
