От Алекс Грант, Директор, Jade Cove Partners, Сан-Франциско, США, и Пол Мартин, Эксперт по разработке химических процессов, Торонто, Канада
Exxon впервые правильно определила сгорание своих углеводородных продуктов как причину будущих катастрофических изменений климата еще в 1977 году. Но на протяжении десятилетий Exxon успешно обеспечивала, чтобы их инвесторы и правительства всего мира не знали того, что они знали. Exxon и другие компании, занимающиеся ископаемым топливом, вели информационную войну между поколениями, распространяя страх, неуверенность и сомнения (FUD) в климатологии и новых энергетических технологиях, чтобы рынок их углеводородной продукции не сократился., ³ Это был тот же сценарий, который использовался табачной промышленностью для предотвращения регулирования сигарет, который иногда применялся одними и теми же лоббистами.4, 5, 6
Между тем, климат изменился, и он будет продолжать быстро отклоняться от медленного динамического равновесия, которое мы считали само собой разумеющимся, когда строили планетарную цивилизацию, если мы не перестанем использовать атмосферу в качестве средства для бесплатного удаления CO2. Многие из наших жизней будут ухудшены из-за изменения климата, некоторые из них будут потеряны, и мы точно знаем, кто это вызвал, и позволил этому случиться. Бесспорная кампания FUD, проводимая отраслью ископаемого топлива для нескольких поколений, позволила им выманить у нас триллионы долларов, в то время как они оскверняют мировое достояние. Дымное небо России, Калифорнии и Австралии является одновременно свидетельством и видением будущего, если мы не перейдем к низкоуглеродной энергетической системе.7
Мы можем перейти, если мы электрифицировать все. Электроэнергия может использоваться для выполнения большинства операций, необходимых для вращения технологического мира. Электроэнергия может производиться с использованием ветряных турбин, солнечных панелей и плотин гидроэлектростанций, выбрасывающих в среднем менее 30 г CO2 / кВтч по сравнению с 400 г CO2 / кВтч метана и 1000 г CO2 / кВтч угля. Это низкоуглеродное электричество может храниться в батареях или гидроаккумуляторах для работы электроники, транспортных средств, домов, сообществ, промышленности и целых стран.8, 9
Сегодня рынки солнечной энергии, энергии ветра, аккумуляторов и электромобилей (электромобилей) быстро растут, потому что они продемонстрировали чрезвычайно низкую стоимость в масштабе. По состоянию на 2020 год солнечная энергия - самая дешевая энергия, которую люди когда-либо использовали. 10 в той степени, в которой экономически выгодно «тратить» его большие количества (что, как напоминание, мы уже делаем, если не улавливаем его с помощью солнечных батарей).11 Ветроэнергетика следует за аналогичным снижением затрат и в некоторых случаях хорошо сочетается с профилем перемежаемости солнечной энергии. Между тем литий-ионные батареи успешно стабилизируют целые сети, питаемые от солнца и ветра.12, 13, 14
Финансовые рынки осознали, что эти технологии могут создавать значительную ценность. Поскольку большую часть 2020 года инвесторы были заперты внутри со своими детьми, они осознали важность перехода к низкоуглеродной энергетической системе для будущего своих детей.15 Стоимость акций, подвергшихся электрификации и декарбонизации, резко возросла, в то время как стоимость акций, подверженных воздействию старой энергетической системы, резко упала. Самой выдающейся рыночной историей 2020 года стало увеличение рыночной капитализации Tesla. К концу года он был более ценным, чем ExxonMobil, и таким же ценным, как и все существующие в мире производители автомобилей вместе взятые.16
В 2020 году также было много разговоров о роли водорода в новой энергетической системе. Исторически сложилось так, что видение «водородной экономики» интересовало технологов, где водород может быть получен путем электрохимического расщепления воды, а затем рекомбинирован с кислородом в воздухе, чтобы снова сделать воду, высвобождая полезную энергию в процессе. Считалось, что это можно применить к наземному транспорту, авиации или стационарному хранению энергии. Десять лет назад электромобили, работающие на литий-ионных батареях, и автомобили на водородных топливных элементах рассматривались как конкурирующие решения для обезуглероживания наземного транспорта. Тем не менее, электромобили расширились, были с энтузиазмом приняты и сейчас быстро внедряются Tesla и другими производителями автомобилей, в то время как этого не произошло с автомобилями на топливных элементах. Так почему же водород привлек столько внимания в 2020 году, когда ни одна технологическая компания, работающая на водороде, не имела значительного прорыва, а переход от обычных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, похоже, сильно благоприятствовал электромобилям?
Это любопытная ситуация, поскольку крупные компании, работающие с ископаемым топливом, обращаются к правительствам по всему миру с просьбой выделить финансирование для стимулирования COVID-19 для инвестирования в производство водородных технологий.17 Международное энергетическое агентство описывает возможности использования водорода следующим образом: «В прошлом водород был неудачным стартом; на этот раз могло быть иначе. Недавние успехи солнечных фотоэлектрических, ветряных, аккумуляторных и электрических транспортных средств показали, что политические и технологические инновации способны создать глобальные отрасли экологически чистой энергетики ».18 Но почему на этот раз для водорода все могло быть иначе, только потому, что электромобили были настолько успешными? Какая логика оправдывает этот концептуальный скачок?
Во всяком случае, успех литий-ионных аккумуляторов и электромобилей показывает, что водород не нужен во многих местах, где он предлагался ранее, поскольку батареи используются как в грузовиках, так и в небольших самолетах, которые долгое время рассматривались как надежные сегменты рынка для водорода.19 Если аккумуляторы захватили большинство этих сегментов рынка энергетических технологий, тогда зачем нам водород? Сторонники водорода снова и снова приводят «аргумент о смежности экологически чистых технологий» в пользу топлива: они считают, что успех батарей в различных приложениях оправдывает инвестиции в водород, но нет очевидной логики для этого концептуального скачка, поскольку батареи кажутся выигрышными. Компании, работающие на ископаемом топливе, использовали аргумент о смежности экологически чистых технологий более агрессивно, чем почти любая другая отрасль.20
Поскольку водород похож на метан (оба являются газами, выделяющими тепло при взаимодействии с кислородом), он позволяет нефтяным компаниям перенаправить часть своей нефтехимической инфраструктуры на новую экономику энергии и использовать исторический технический опыт. Водород более интересен нефтяным компаниям, чем аккумуляторы, потому что они лучше знают, как контролировать его, используя существующую инфраструктуру и технический опыт. Но есть ли у нефтяных компаний те же представления о водороде, что и у технологов на протяжении десятилетий?21
Чтобы разобраться в этом вопросе, давайте рассмотрим основные предлагаемые пути производства водорода. Ниже представлена схема различных способов получения водорода из разного сырья. В популярном дискурсе эти водородные продукты различаются по цветовым обозначениям. В 2019 году 95% водорода было коричневым и черным (из метана и угля), и за последний год это существенно не изменилось.22, 23, 24
Синий и зеленый водород, по-видимому, представляют собой убедительные возможности для помощи в декарбонизации путем передачи энергии в виде водорода и высвобождения ее там, где это необходимо. Зеленый водород был страстным проектом технологов с 1970-х годов, но исторически он был не в состоянии экономически конкурировать с коричневым и черным водородом, потому что технологии электролизеров, которые позволяют это сделать, не производятся массово, а значит, слишком капиталоемкие.25
Хотя водород, безусловно, необходим для производства таких химикатов, как аммиак, от которого мы зависим для удобрений, существует ряд технических проблем, связанных с различными взглядами на использование водорода в качестве энергетической технологии. Некоторые из них включают:
- Утечка метана - огромная проблема при добыче и транспортировке метана. В схемах с голубым водородом эта проблема не входит в сферу охвата компаний, занимающихся ископаемым топливом. Для контекста стандарты выбросов метана из инфраструктуры США настолько плохи, что Франция недавно отказалась от продажи большего количества американского метана, подвергнутого гидроразрыву, в Европе.26, 27
- Водород не может быть замещен в частях сети метановых трубопроводов в высоких концентрациях, потому что он делает хрупкие материалы, из которых сделаны эти трубы. Это означает, что потребуется построить значительную инфраструктуру для перемещения водорода, в котором электромобили не нуждаются, потому что в большинстве зданий уже есть электричество. Водород низкого давления в 4 раза меньше по плотности энергии в расчете на объем, чем метан, что означает, что некоторые полезные функции метановых трубопроводов не могут быть воспроизведены с водородом. Трубопроводы среднего и высокого давления необходимо будет заменить, но каждый компрессор в сети также необходимо будет заменить в любом случае, отчасти потому, что потребление энергии для его перемещения увеличится в три раза.28, 29, 30
- Голубой водород в теории звучит хорошо, но есть проблема. Не существует. В частности, улавливание и хранение углерода (УХУ) практически не существует в коммерческих масштабах. Если CCS жизнеспособна или должна стать жизнеспособной, то правительства должны обязать все крупные потоки CO2 (например, уже существующие электростанции и химические предприятия) использовать CCS. Это во многом решило бы климатический кризис. Однако компании, работающие на ископаемом топливе, не продвигают обязательное УХУ, потому что они знают, что это сделает использование их углеводородных продуктов слишком дорогим, что разрушит их бизнес и ускорит переход к неуглеводородным энергетическим технологиям. Кроме того, обычные CCS в контексте голубого водорода, вероятно, будут улавливать только более 70% CO2, а остальная его часть будет выброшена, если не будут заменены более сложные процессы, такие как автотермический риформинг с кислородом.31, 32
- В той степени, в которой энергия необходима для преобразования воды или метана в водород, эта энергия может быть преобразована в электричество и доставлена непосредственно к колесам электромобиля, вместо того, чтобы проходить через промежуточный водородный химикат, теряя энергию при каждом преобразовании. Например, Потребуется построить примерно в 3 раза больше ветряных турбин, чтобы обеспечить питание парка транспортных средств на топливных элементах (эффективность ~ 30%) по сравнению с парком электромобилей (эффективность ~ 90%) просто исходя из того, сколько энергии теряется на пути от ветра к колесу. Это одна из причин, почему перевод всего автомобильного парка Европы на водород потребует больше энергии из возобновляемых источников, чем весь ее спрос на электроэнергию в 2019 году.33
- Инфраструктуры водородного транспорта не существует, так же как существует обширная глобальная инфраструктура транспорта электроэнергии. По данным IRENA, только 15% водорода в Европе сегодня покидает место его производства, то есть полностью потребляется у источника. Это резко снижает ценность предложения наземного транспорта, работающего на водороде, и является основной причиной того, что в 2021 году на рынке будет доступно однозначное количество автомобилей на топливных элементах, а на рынке появятся сотни электромобилей.34
Итак, почему индустрия ископаемого топлива пытается убедить распределителей капитала по стимулированию COVID-19 в правительствах по всему миру финансировать новые водородные проекты? Нефтегазовые компании, безусловно, понимают основные недостатки водорода для транспорта и других новых энергетических систем, где он в настоящее время не используется. Основываясь на технических и коммерческих реалиях, мы считаем, что их сообщения о водороде следует рассматривать как дезинформацию. История с водородом, продвигаемая компаниями, занимающимися ископаемым топливом, - это новая глава в их многопоколенческой кампании «FUD», направленной на сохранение рентабельности добычи и переработки углеводородов, особенно метана.
Точнее, это мошенничество с приманкой и подменой.
Большинство людей думают о зеленом водороде, когда думают о водороде. Но компании, работающие на ископаемом топливе, предполагают, что «водородная экономика» может начать работать на коричневом водороде, а затем переключиться на синий водород, а затем и на зеленый водород, поскольку технология CCS и, наконец, электролизеры становятся менее дорогими. Несмотря на теоретически низкие выбросы CO2 голубого водорода (при условии, что утечки метана решены, CCS разработан и оплачен, инфраструктура транспортировки водорода и т.д.), они знают, что всегда будет дешевле просто выбросить CO2 в атмосферу, чем улавливать его. Таким образом, избиратели и инвесторы могут подумать, что они получают зеленый водород, финансируемый пакетами помощи Covid-19, но на самом деле им предлагают загрязняющий синий водород, и, скорее всего, в конечном итоге они получат больше коричневого водорода.
Позднее переходить на синий и зеленый водород не имеет смысла, потому что капитальные затраты работают не так. Когда строится такой крупный проект, как химический завод или шахта, он стоит от сотен миллионов до миллиардов долларов. Причина, по которой инвесторы вкладывают деньги в строительство крупных проектов, заключается в том, что после того, как они окупятся через пару лет, инвесторы продолжают получать дивиденды от этой операции в течение десятилетий. Химические заводы не строят 5-10 лет, потом отключают. Строятся на 20-50 лет. Таким образом, водородная инфраструктура, построенная в 2020-х годах, почти наверняка будет продолжать работать в течение десятилетий. Если это коричневый водород, это будет означать продолжающиеся значительные выбросы CO2, на которые у нас нет углеродного бюджета.
Относительный масштаб исторических инвестиций в новые энергетические технологии компаниями, работающими на ископаемом топливе, подтверждает тот факт, что они вряд ли в ближайшее время увеличат масштабы CCS или даже решат проблемы с утечкой метана. Exxon утверждает, что с 2000 года инвестировала около 10 миллиардов долларов в НИОКР в области низкоуглеродных технологий, что составляет около 0,2% от своего дохода за этот период.35, 36 Между тем, только в 2020 году Tesla привлекла 12 миллиардов долларов.37 и LG Energy Solutions обязались инвестировать 10 миллиардов долларов в новый проект по производству аккумуляторов в Индонезии в декабре 2020 года.38 Exxon могла бы инвестировать гораздо больше. Его крошечные обязательства по развитию технологий по сравнению с другими фирмами демонстрируют, что на самом деле они никогда не заботились о продвижении новых энергетических технологий или сокращении выбросов CO2. Фактически, в 2020 году документ, просочившийся из Exxon, показал, что компания действительно планирует продолжать инвестировать в ископаемое топливо и даже увеличить выбросы в 2020-х годах!39, 40
Exxon и большинство других компаний, занимающихся ископаемым топливом, никогда не заботились, в настоящее время не заботятся и никогда не будут действительно заботиться о смягчении последствий изменения климата. Они заботятся только о максимальном увеличении стоимости своих исторических активов и инфраструктуры, чтобы поддержать рыночную капитализацию. Уменьшение стоимости активов повредит цене акций, поэтому в некотором смысле они выполняют свои фидуциарные обязанности в первую очередь перед своими акционерами, чтобы убедиться, что они могут извлечь выгоду из метановых активов.41 Это может показаться жутким и садистским, но это характерно, и стимулы очевидны.
Когда ставят под сомнение их долгосрочные планы по водороду, аргументы компаний, работающих в сфере экологически чистых технологий, в пользу водорода в основном рушатся. Чтобы зеленый водород процветал, мы должны полностью погрузиться в него сейчас, а не позже. Это необходимо для достижения эффекта масштаба при производстве электролизеров, который снизит стоимость зеленого водорода, точно так же, как Tesla смогла снизить стоимость производства электромобилей в 2010-х годах, сосредоточившись на них. К сожалению, водороду не хватает дорогостоящих переходных рынков, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, которые всего за два десятилетия превратили литий-ионные батареи из дорогостоящих диковинок в коммерческие масштабы для электромобилей.
Компании, производящие ископаемое топливо, даже не скрывают своего длительного отсутствия интереса к экологически чистому водороду. Было бы абсурдно дать им место за столом и позволить им направлять распорядителей капитала к созданию инфраструктуры коричневого водорода. Tesla не спрашивала у действующих производителей автомобилей совета о том, как делать электромобили. Они сосредоточились на разработке технологий, основанных на первых принципах, пошли своим путем и даже отказались от традиционных и исторических методов производства автомобилей, чтобы не быть загрязненными устаревшими структурами решения проблем.42
Если компании, занимающиеся ископаемым топливом, хотят выжить, они должны создавать долгосрочную акционерную стоимость с низким уровнем выбросов углерода. Это можно сделать несколькими способами, в том числе:
- Прекратите тратить время и энергию, пытаясь обманом заставить Европейский Союз и другие правительства использовать помощь Covid-19 для продления срока службы метановых активов.43, 44
- Милостиво уступите лидерство в энергетических технологиях батареям и возобновляемым источникам энергии. Станьте химическими компаниями. Удвойте зеленый водород для химической обработки, такой как синтез аммиака для удобрений. Найдите новые разумные рынки сбыта водорода в качестве химического реагента, а не энергоносителя. Водород, как и все химические продукты и посредники, необходимо декарбонизировать, и зеленый водород - лучший способ сделать это, поскольку цены на энергию ветра и солнца продолжают падать.45, 46, 47
- Используйте технический опыт бурения и заканчивания скважин для увеличения масштабов геотермальной энергетики или других отраслей, не связанных с углеводородами, которые нуждаются в хирургическом маневрировании подземных флюидов.48, 49, 50 Нефтегазовые компании также могут использовать свой опыт в управлении крупными капитальными проектами, чтобы помочь в создании добывающих отраслей, необходимых для производства электроники и аккумуляторов. Это включает в себя инвестиции в проекты по добыче и переработке лития, никеля, марганца, кобальта и графита.51, 52, 53
- Будьте ограниченным партнером в энергетическом переходе. После того, как цены на нефть полностью восстановятся после пандемии Covid-19 в 2021-2022 годах, недорогие нефтегазовые компании будут прибыльными еще пару лет, пока спрос не начнет падать из-за более широкого проникновения на рынок электромобилей. Эта прибыль может быть использована для пассивного инвестирования в новые технологии и проекты энергетических систем, такие как электричество, которое выделяет менее 40 г CO2 / кВт · ч, и проекты по хранению энергии, такие как аккумуляторные фермы.54
Из-за эффекта «дематериализации», связанного с энергетическим переходом, 55 новая энергетическая система будет приносить меньшую операционную прибыль, чем производство ископаемого топлива. Таким образом, только те компании, которые занимаются добычей ископаемого топлива, которые используют эти возможности сейчас, вероятно, все еще будут существовать в течение одного-двух десятилетий. Вот почему мы называем водород их «последней» большой аферой: эта афера не сработает.