Забудьте о нефти: Новые стартапы добывают безграничный “геологический” водород
Все больше научных данных свидетельствует о том, что глубоко под землей существует неиспользованный источник чистой энергии, который может дать гораздо больше энергии, чем нам нужно – водород, созданный естественными геологическими процессами. И, как и в первые дни нефтяной промышленности в 19 веке, это порождает волну буровых стартапов, борющихся за то, чтобы первыми найти крупные месторождения.
“Сейчас на них смотрят как на нефтяных диких охотников”, – говорит Дуг Уикс, директор Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США.
По его словам, в глобальном масштабе количество геологического водорода может быть “астрономическим”, исходя из того, насколько распространены геологические условия, необходимые для его образования – богатые железом водные карманы вблизи тектонических разломов.
“Потенциально это 150 триллионов метрических тонн”, – поясняет Уикс. “Один миллиард тонн снабжает Соединенные Штаты энергией в течение всего года”.
Крупные энергетические компании, такие как Shell, BP и Chevron, присоединяются к консорциуму, созданному Геологической службой США и Школой горного дела Колорадо для изучения геологического водорода, но несколько амбициозных стартапов уже находятся на охоте. HyTerra и Natural Hydrogen Energy готовятся к бурению в Небраске и Канзасе, а Gold Hydrogen ищет его в Австралии. Французские исследователи считают, что геоводород существует в старых угольных шахтах в регионе Эльзас-Лотарингия и ищут его там. В Африке канадская компания Hydroma уже использует водородную скважину, открытую много лет назад в Мали, и ищет новые.
Отслеживание потенциальных месторождений водорода требует навыков, аналогичных тем, которые используются в нефтегазовой отрасли, а для того, чтобы добраться до них на глубину в тысячи футов под землей, используются те же буровые установки. Но в отличие от нефтяных и газовых месторождений, которые и грязны, и конечны, природный водород вырабатывается непрерывно. Существуют разные теории относительно того, как он образуется, но основная точка зрения состоит в том, что это побочный продукт непрерывной химической реакции смешивания воды с железом в степени окисления. По словам Уикса, это промежуточная стадия, “не совсем полная ржавчина, но и не металл”.
“Представьте себе потенциал подземной фабрики, работающей на природном топливе, которая генерирует восполняющие запасы чистой, управляемой энергии”, – отмечает Люк Велтероп, главный операционный директор австралийской компании HyTerra.
Он считает, что геологический водород “устраняет нестабильность возобновляемой энергии и обеспечивает безопасность и стабильность, необходимые для замены ископаемого топлива”.
Самый распространенный элемент во Вселенной десятилетиями был убедительной, но неуловимой формой чистой энергии. В настоящее время это жизненно важно для нефтепереработки, производства удобрений, химической и пищевой промышленности, а также для производства стали. Пропустите его через топливный элемент, и он будет вырабатывать электричество для автомобилей и грузовиков, используя только водяной пар в качестве побочного продукта.
Его можно дешево и легко сделать из природного газа, но это приводит к загрязнению углекислым газом. Получение его из воды и возобновляемых источников энергии решает эту проблему, но создает другую – для производства зеленого водорода требуется больше энергии, чем он дает при использовании. Привлекательность геологического водорода заключается в том, что он решает обе эти проблемы.
Принято считать, что, поскольку водород – самый легкий элемент в периодической таблице, он существовал в основном в сочетании с другими элементами, а не сам по себе. Но сообщения о встречающемся в природе водороде появились несколько десятилетий назад. Так почему же потребовалось так много времени, чтобы начать охоту за природным водородом? По словам Джеффа Эллиса, геохимика-нефтяника из Программы энергетических ресурсов Геологической службы США, помимо того, что пока неизвестно, как его искать, присутствие геологического водорода скрыто микробами в земле, которые его потребляют. (К водородоядным организмам относятся каминибактерии и аквифексы , а гидрогенобактерии термофильные , обнаруженные в Японии, питаются водородом, выделяемым горячими источниками.)
“Неудивительно, что на него не обращают внимания, потому что это бесцветный газ без запаха, и эти микробы очень эффективно поедают его в недрах, когда он просачивается из-под земли”, – объясняет Эллис. “В земле могут быть действительно большие скопления. Нам просто нужно выяснить, где их найти, и мы сможем просто пробурить скважину и получить этот великолепный источник чистой энергии”.
Но он предупреждает, что, хотя в мире существует огромный потенциальный объем геологического водорода, большую его часть может быть слишком трудно достать.
“Большая часть этого будет находиться слишком глубоко или слишком далеко от берега, или скопления слишком малы, чтобы стать экономически выгодными”, – говорит Эллис.
По его оценкам, во всем мире в земле может находиться не менее 10 миллионов мегатонн водорода, что намного больше, чем 100 мегатонн, которые мир сейчас использует для промышленных процессов. Новые применения элемента для создания авиационного топлива и стационарной энергетики, повысят глобальный спрос как минимум до 500 мегатонн в течение следующих двух десятилетий.
“Таким образом, если только 2% или 3% из 10 миллионов мегатонн могут быть задействованы, это обеспечит весь мировой спрос в 500 миллионов тонн в год на сотни лет”, – уверен он.
И дело не только в возможности получения дешевого чистого водорода. Важно отметить, что подземные условия, создающие водород, могут также генерировать очень ценный гелий, промышленный газ, который становится все более дорогим по мере сокращения традиционных поставок, по словам экспертов.
Выяснение того, где существуют большие объемы геологического водорода, и поиск способов безопасного извлечения газа – задачи, которые еще предстоит решить. Уикс из Министерства энергетики также хочет создать федеральную программу грантов, чтобы помочь исследователям компаний и университетов разработать методы стимулирования естественного подземного процесса, который генерирует водород, потенциально используя химические или электрические методы для существенного увеличения уже созданного количества. Это может оказаться критически важным для коммерциализации геологического водорода, поскольку это поможет компаниям выманивать больше из земли.
Подтверждение того, что большие коммерческие объемы природного водорода могут быть извлечены из подземных источников, могут занять годы, но это не является решающим фактором. Пока еще рано использовать водород в качестве топлива за пределами его нынешней промышленной ниши. По словам Эллиса из Геологической службы США, рынок еще не сформировался.
“Если я сегодня пробурю скважину на своем заднем дворе и найду кучу водорода, я, наверное, не смогу его никому продать”, – говорит он.
По словам Эллиса, если небольшие стартапы продемонстрируют некоторый успех, к гонке могут присоединиться крупные нефтяные компании, способные инвестировать миллиарды долларов в геологический водород.
“Они пока не собираются бурить скважины. Они занимают выжидательную позицию”, – отмечает Эллис.