Білий водень: газ із землі, здатний змінити енергетику

У лісі, на півночі німецької Баварії, Юрґен Ґреч (Jürgen Grötsch) пробирається до таємного місця, де схований скарб, вартість якого обчислюється мільйонами євро. Якщо його вдасться видобути, це може змінити виробництво чистої енергії у світі. Йдеться про рідкісну форму водню, яка природно виходить з-під землі - так званого білого водню.

Ґреч - геолог, кілька десятиліть пропрацював у міжнародній нафтогазовій компанії Shell, а сьогодні він - науковий співробітник Університету імені Фрідріха-Александера в Ерлангені та Нюрнберзі (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, FAU). З допомогою двох студентів він викопує яму завглибшки метр, встановлює в ній газовий датчик і спостерігає за показниками приладу. Ґреч називає це "рознюхувати" водень.

"Це істотно", - каже він, дивлячись на зростання цифр. Прилад зупиняється на позначці трохи вище 500 ppm (часток на мільйон); це означає, що в пробі міститься 0,05 відсотка водню. "Це в 1000 разів більше, ніж в навколишньому повітрі", - говорить геолог. Він бачить у цьому ознаку того, що натрапив у цьому лісі на півдні Німеччини на справжній водневий скарб.

Водень-дилема декарбонізації економіки

Уже протягом багатьох років керівники компаній та політики, наприклад, голова Європейської Комісії Урсула фон дер Ляєн (Ursula von der Leyen) або прем'єр-міністр Австралії Ентоні Альбанезе, проголошують водень інструментом декарбонізації економіки.

Читайте також: Як столиця Австралії змогла повністю забезпечувати себе енергією сонця і вітру

Цей газ можна спалювати для отримання енергії, необхідної для корабельних двигунів або важкої промисловості, наприклад, сталеливарної. На відміну від нафти, газу чи вугілля, це не створює викидів, що призводять до потепління клімату. За даними Міжнародного енергетичного агентства, до 2050 року світовий попит на водень може потроїтися.

Але є одна проблема. Водень потрібно виробляти. А процес його видобутку значною мірою залежить від викопного палива. Нині менше 1 відсотка водню одержують із відновлюваних джерел енергії за допомогою дорогого процесу електролізу.

Чиста енергія з мантії Землі

Ґреч стверджує, що природний водень, також відомий як білий водень, може стати третім варіантом. Він утворюється в земній корі природним шляхом - в результаті геологічних процесів, що тривають мільярди років.

"Більша частина мантії Землі складається з порід, багатих на залізо, - пояснює геолог. - Коли вони взаємодіють з водою за температури 200-350 градусів за Цельсієм, залізо, по суті, забирає кисень з води, залишаючи чистий водень". Ця реакція, яка називається серпентинізацією, вважається основним механізмом утворення природного водню.

За оцінками дослідників Геологічної служби США, у земній корі міститься близько 5,6 трлн тонн водню. Більшість цих запасів розміщена на занадто великій глибині, щоб до них дістатися, але, як зазначають вчені у дослідженні 2024 року, видобутку всього двох відсотків цього обсягу вистачило б для задоволення попиту на водень протягом 200 років.

Водень - найлегший із усіх елементів - може підніматися з мантії Землі до поверхні через тріщини у породі. Іноді він випаровується в атмосферу, але більша частина накопичується в резервуарах з пористих порід, наприклад, пісковика, затиснутих під щільнішими шарами.

Перша свердловина, що працює

Наразі десятки компаній по всьому світу проводять пошуки таких родовищ. Але є тільки одне місце - село Буракебугу в Малі, - де природний водень уже видобувають і використовують на місці для вироблення електроенергії.

Видобуток там невеликий - близько 49 тонн на рік. Для порівняння: продуктивність звичайної газової свердловини за той же період обчислюється сотнями і тисячами тонн. Але цей приклад доводить, що видобуток природного водню технічно можливий - і дозволяє обійтися без його виробництва.

Зі свердловини в Малі водень зараз надходить під тим самим тиском, що і 14 років тому, коли об'єкт тільки був введений в експлуатацію. "З технічної точки зору це відновлюване джерело, оскільки процеси утворення природного водню відбуваються безперервно", - каже аналітикиня з міжнародної дослідницької компанії Wood Mackenzie Кейт Аді. За умови, що темпи видобутку не перевищують швидкість утворення.

У Баварії Юрґен Ґреч планує продавати природний водень за ціною 0,87 євро за кілограм, що можна порівняти з вартістю водню, отриманого з викопного палива. До 2030 року геолог орієнтується на видобування тисячі тонн білого водню на рік - з баварського пласта, розташованого на глибині 1500 м під землею. Він використовуватиметься місцевими компаніями та тепловими мережами.

"З тих самих резервуарів ми також хочемо виробляти гарячу воду, яку можна використовувати для опалення будинків", - каже Ґреч. Ця геотермальна енергія є економічною страховкою на випадок, якщо водневий бізнес не виправдає надій.

Інвестори не поспішають вкладатись у пошуки "білого" водню

Як і багато інших першопрохідців, Юрґен Ґреч стикається з юридичними перепонами. Оскільки лише в кількох країнах білий водень офіційно визнаний природним ресурсом, отримати державні субсидії та дозволи на буріння досить складно. А це відлякує інвесторів.

За рідкісними винятками великі нафтогазові компанії поки що не вкладають кошти у пошуки природного водню. І навіть Ґречу  досі не вдалося залучити інвестиції.

"Інвестори сидять, склавши руки, і дозволяють стартапам бути першопрохідцями, - каже Кейт Аді. - Але як тільки один із цих стартапів зможе знайти і виробляти комерційно значущі обсяги природного водню, розпочнеться боротьба за земельні ділянки".

За оптимістичним сценарієм Wood Mackenzie, до 2050 року можна буде виробляти 20 млн тонн природного водню на рік. За оцінками МЕА, це становитиме 6,7 відсотка від необхідних на той час обсягів.

"Це ризиковане підприємство, - зізнається Ґреч, запаковуючи інструменти. - Сьогодні ми перебуваємо на тому ж етапі, на якому 150 років тому була нафтогазова галузь. Ми тут, щоби почати нову еру в енергетиці. Сподіваюся".