Нехватка сырья может помешать расширению водородных технологий
Расширение производства водорода грозит нехваткой сырья, ростом цен и зависимостью от нескольких стран-экспортеров.
По мнению экспертов, для противодействия этому необходимы исследования и разработки, а также точное планирование поставок.
Водород должен постепенно заменить природный газ как часть перехода к энергетике. Его можно получить путем разложения воды на водород и кислород. Процесс называется электролизом.
Если он эксплуатируется с использованием возобновляемых источников энергии, речь идет о зеленом водороде.
Существуют различные формы электролиза, которые работают с химическими элементами, такими как скандий и иридий, которых не хватает.
Согласно исследованию Немецкого агентства по сырьевым материалам (Dera), спрос на скандий в 2040 году может составить около 24 тонн в год, что более чем в два с половиной раза превышает количество, произведенное в 2018 году.
В случае иридия прогноз даже предполагает, что потребность в этом случае будет в пять раз выше и составит 34 тонны.
«Иридий сейчас считается незаменимым», — отметила эксперт dpa Виктория Тремарева из Деры.
Драгоценный металл в основном добывается в Южной Африке и России как побочный продукт платины и палладия.
«Значительное увеличение производства иридия маловероятно», — говорит эксперт: «В случае производственных потерь может произойти резкое повышение цен, что можно наблюдать в 2021 году».
Скандий, с другой стороны, поступает в основном из Китая и России, которая больше не является желательным торговым партнером для Запада.
По словам эксперта, ЕС должен использовать больше возможностей для добычи, например, в Канаде и на Филиппинах.
Однако требуется несколько лет, чтобы подготовить месторождение к добыче и сделать сырье действительно доступным, говорит Кристоф Хильгерс из Института прикладных наук о Земле Технологического института Карлсруэ (KIT).
Рынок инвестирует только тогда, когда спрос является долгосрочным.
Хилгерс говорит, что сейчас рассматривается, насколько серьезны намерения в отношении водорода. Чтобы оценить это, вам нужен глобальный обзор.
«Германия — крупная индустриальная страна. Но вы не просто открываете новые месторождения для одной страны», - напомнил ученый.
Хотя для щелочного электролиза не требуются редкие металлы, говорит Майке Шмидт из Центра исследований солнечной энергии и водорода в Баден-Вюртемберге, но нужен никель от 35 до 50 процентов которого ЕС импортировал из России.
Дефицит грозит ростом цен на сырье и, как следствие, ростом цен на электролизеры, системы для электролиза, и на водород, предупредил Шмидт. Однако исследования и разработки, направленные на сокращение использования критического сырья, должны противодействовать такому сценарию.
Это включает в себя использование меньшего количества иридия в так называемом электролизе полимерных электролитов с мембраной.
«Другие технологии производства водорода, такие как процессы пиролиза, разрабатываются, — говорит Шмидт, — но они смогут лишь в небольшой степени заменить технологию электролиза в будущем крупномасштабном, нейтральном для климата производстве водорода».
Также ведутся исследования по замене иридия, объясняет геолог Дера Тремарева. Кроме того, его легко перерабатывать, и в будущем его можно будет использовать для большего количества компонентов с меньшей нагрузкой.
«Мы предполагаем, что исследовательская деятельность по повышению экономической эффективности электролизеров воды окажет общее положительное влияние на будущий спрос на потенциально критическое сырье».
Клаудия Неринг из Siemens Energy, которая является производителем электролизеров, объясняет: «Для роста водородной экономики важно создать надежные цепочки поставок, а также наладить серийное производство у поставщиков».
Siemens Energy полагается на стратегические закупки и использует, например, широкую глобальную базу поставщиков. Эффективность продуктов постоянно повышается, а использование материалов улучшается. Около 90 процентов сырья может быть использовано повторно.
Однако исследователь Хильгерс ясно дал понять, что переработка также требует высоких температур и большого количества энергии, а добыча металлов оставляет дыры в земле.
Такие аспекты иногда упускаются из виду, когда речь идет об экологически чистых технологиях и возобновляемых источниках энергии.