Почти половина всего расхода энергии человечеством направляется на тепло, примерно 50% из этого объема уходит на отопление и нагрев воды в жилых строениях. На электричество приходится всего 19%. Из этого следует, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив зеленый переход невозможен. Новая научная работа показывает, что водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.
В журнале JouleвышелОбзор 32 научных работ, посвященных возможности перевода отопления на водород, рассматривается как ключевой компонент зеленого перехода в ряде западных стран. В данном исследовании впервые для этой области исключены работы, профинансированные компаниями, заинтересованными в массовом переходе на водород. Автор обзора Ян Рознау выдвинул довольно интересные выводы.
Он отмечает, что практически каждая независимая работа в этой области указывает на то, что водородное отопление стоит больше не только существующих котельных, но и таких, казалось бы, более дорогих способов решения проблемы отопления, как тепловые насосы (инверторные кондиционеры, работающие на отопление) и солярно-термальное отопление (когда солнечные лучи нагревают теплоноситель на крыше домов, а он уже греет воду отопительного контура).
Вопрос о получении тепла является основным препятствием на пути к углеродно-нейтральной экономике. Это связано не только с тем, что человечество тратит 2,5 раза больше энергии на его получение, чем на электричество. Не менее важно то, что потребность в тепле зимой значительно превышает летнюю даже при том, что промышленность, которая использует чуть более половины тепла, почти не снижает потребление летом. В результате Великобритания зимой потребляет в четыре раза больше энергии в единицу времени, чем в теплые месяцы.
Без сжигания топлива решить эту задачу непросто. Возможно топить тепловыми насосами, работающими от электроэнергии. Зимой потребление электроэнергии будет в два-три раза выше летнего (в обычный, а не суровый зимний период). Электроэнергетика, летом работающая на треть мощности, долгое время простаивать не востребованной, что существенно повысит цены на вырабатываемую ею электроэнергию. Многие желают избежать таких последствий.
Политикам, принимающим решения, водород для отопления кажется привлекательным. Создаётся впечатление, что легко заменить метан на водород, и домохозяйствам ничего не изменится. Однако на самом деле потребуются существенные технические изменения, включая трубы в домах, а это обойдётся людям дорого. отметил Ян Рознау.
Автор указывает, что водород в основном добывают из ископаемого топлива, что делает его непригодным для достижения углеродной нейтральности. Извлечение водорода с помощью «зеленого» электричества (от ВЭС и СЭС) пока значительно дороже, чем из метана. К критическим проблемам относится невысокая энергоэффективность: КПД электролиза составляет всего 80%, у обычного газового котла — 85%. Это приводит к тому, что общий КПД водородного отопления не превышает 70%.
Работая от электричества, тепловые насосы теряют 5-10% энергии на сопротивление в линиях электропередач. Обычно они производят три-четыре киловатт-часа тепла на один киловатт-час электроэнергии (из-за поглощения тепла из наружного зимнего воздуха). Поэтому при температуре выше нуля затраты электричества у тепловых насосов в три и более раза ниже, чем у водородного отопления.
Рознау поддерживает использование водорода для декарбонизации промышленности. Промышленность потребляет больше тепла, чем жилые и коммерческие здания, причем преимущественно высокотемпературное. Тепловые насосы не могут обеспечить такое тепло, поэтому альтернативы зеленому водороду нет (в рамках принятых на Западе подходов). В секторе домохозяйств этот газ увеличит расходы и потребление природных ресурсов, повысив общее энергопотребление.
Рознау чётко обозначил ряд вопросов, связанных с водородной энергетикой, затрагивая некоторые темы, поднятые ранее. вот этогоАвтор материала Naked Science не ограничился перечислением недостатков тепловых насосов, делающих их замену природному газу сомнительной. При минус пяти градусах и ниже на один киловатт-час электроэнергии насос дает примерно один киловатт-час тепловой энергии.
Практически при полной замене систем отопления на тепловые насосы пиковое энергопотребление в стране в самые холодные дни зимнего периода превысит летнее потребление в четыре-пять раз. Такое отопление будет зависеть от огромных мощностей электростанций, которые будут существенно больше существующих и работать практически весь год только в самые морозные дни. Стоимость такого решения для общества окажется высокой. Ранее другие авторы неоднократно отмечали: переход на тепловые насосы также резко повысит стоимость отопления.
В то же время стоимость отопления представляет собой проблему для многих современных обществ. К примеру, в Великобритании до ценового шока 2022 года от холодов каждый год умирало около 60,5 тысяч человек, что составляет примерно 0,1% населения. установленоВ прохладных помещениях у людей наблюдается повышенное среднее артериальное давление. растет. Причем оно больше связаноВнутри здания теплее, чем снаружи.
В результате последовательного увеличения подобного давления. повышаетсяВероятность смерти от сердечно-сосудистых заболеваний, являющихся главной причиной зимней смертности, повысится.
Небольшое увеличение стоимости отопления непременно приведет к понижению температур в домах жителей западных стран со всеми соответствующими последствиями.