Использование атомных электростанций для производства тепла, а также электроэнергии для несетевых промышленных применений могло бы сыграть центральную роль в усилиях по глубокой декарбонизации, помимо того, что они являются источником электроэнергии с нулевым содержанием углерода. Ораторы на пятом Глобальном энергетическом форуме Атлантического совета на прошлой неделе рассмотрели вопрос о том, как водород-и ядерная энергия-могут способствовать усилиям по борьбе с выбросами углерода в областях, которые до сих пор было трудно обезуглеродить.

Участники сессии 20 января

На заседании, посвященном теме <<Ядерная энергетика за пределами энергетики: водород, тепло и опреснение>>, основное внимание было уделено возможностям использования реакторов с легким водяным охлаждением и высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением для удовлетворения потребностей в тепле и электроэнергии в рамках промышленных процессов, производства водорода и опреснения воды для получения питьевой воды. Это заседание проходило под руководством Шэннона Брэгг-Ситтона, руководителя отдела комплексных энергетических систем в Национальной лаборатории Айдахо.

Недавние исследования показали, что без ядерной энергии затраты, связанные с достижением амбициозных целей декарбонизации, установленных в Парижском соглашении 2015 года, значительно возрастут, сказал Брэгг-Ситтон. Первичное тепло, вырабатываемое атомными электростанциями, традиционно преобразуется в электроэнергию и подается в энергосистему, однако это первичное тепло может также использоваться для удовлетворения потребностей промышленности или для производства промежуточных продуктов, таких, как водород, которые могут использоваться для производства потребительских товаров, таких, как транспортное топливо. По ее словам, прямое использование тепла и использование энергии в то время, когда она может не потребоваться для удовлетворения потребностей сети, также может обеспечить атомным электростанциям дополнительный поток доходов, поддерживая их долгосрочную экономическую жизнеспособность.

Текущие прогнозы показывают, что мир не находится на пути к достижению своих целей в соответствии с Парижским соглашением, сказала Кирсти Гоган, управляющий партнер исследовательской и консалтинговой фирмы Lucid Catalyst, которая в прошлом году опубликовала отчет о том, как чистый водород может помочь исправить это.

"Крупномасштабный, недорогой водород является ключевым ингредиентом, который может обеспечить производство чистых альтернативных видов топлива, которые могут обеспечить декарбонизацию тех действительно труднодоступных секторов, таких как авиация, судоходство, производство цемента и промышленность",-сказала она. Однако для этого водород должен быть дешевым и конкурентоспособным. По нашим оценкам, целевая цена на водород составляет около 90 центов США за килограмм. Нынешние прогнозы в отношении производства водорода за счет возобновляемых источников позволяют рассчитывать на то, что эти затраты будут достигнуты лишь к 2050 году.

По ее словам, существующая ядерная технология уже может производить водород по цене ниже 2 долл. США за кг, а новое поколение усовершенствованных небольших модульных реакторов может достичь целевой цены в 90 центов за кг потенциально к 2030 году.

Особенности ядерной энергетики-производство дешевой электроэнергии и тепла в сочетании с высокими коэффициентами мощности и небольшим"следом" от землепользования-делают ее вполне пригодной для высокоэффективного и дешевого производства водорода в достаточно больших масштабах, чтобы иметь отношение к глобальным поставкам нефти, которые в настоящее время составляют около 100 млн. баррелей в день, сказал Гоган.

По ее словам, для стимулирования такого массового роста производства чистого водорода потребуется трансформация моделей реализации и развертывания проектов, требующая такой же интенсивности внимания, как и при разработке возобновляемых источников энергии. Краткосрочное сокращение расходов может быть достигнуто за счет перехода от традиционного подхода, основанного на строительстве, к подходу, основанному на производстве высокопроизводительной продукции. Существующие производственные мощности и инфраструктура, такие, как верфи, обладающие высокой производственной мощностью и способные производить морские производственные платформы специального назначения, могут быть приспособлены для производства водорода. По ее словам, производство альтернативных видов топлива может создать новую бизнес-модель для нефтегазового сектора, открывая совершенно новые возможности для бизнеса, при этом нефтяной сектор будет продолжать использовать свой существующий промышленный потенциал.

Мы могли бы действительно ускорить глубокую декарбонизацию во всех частях нашей экономики, на что, честно говоря, сейчас у нас нет хороших ответов. По ее словам, к 2050 году мы можем увидеть, что дешевый чистый водород поможет избежать действительно значительных глобальных кумулятивных будущих выбросов углерода из очень большой доли ископаемого топлива, которое в противном случае было бы заперто.

Роль ядерной технологии

В течение следующих нескольких десятилетий ядерные реакторы будут наиболее реальным источником высоких температур, необходимых для наиболее эффективного производства водорода, сказал Сет Грэй, президент и генеральный директор компании Lightbridge Corporation, занимающейся разработкой передового ядерного топлива. Высокотемпературные реакторы могут быть коммерциализированы для производства этого, но мы должны начать с текущей реакторной технологии, сказал он. Мы можем повысить эффективность этих реакторов с помощью современного ядерного топлива. Мы можем производить водород прямо сейчас, с электричеством вместо высоких температур, используя существующую реакторную технологию и электролиз, и эти реакторы могут значительно повысить эффективность, используя современное топливо, сказал он.

По словам Саймона Айриша (Simon Irish), генерального директора компании Terrestrial Energy, которая разрабатывает электростанцию Integral Molten Salt Reactor, для того, чтобы передовые ядерные реакторы вносили максимальный вклад в нетрадиционные области применения ядерной энергии, необходимо учитывать три критических фактора. К ним относятся правильные размеры, стоимость и мощность.

"Например, для промышленных применений, требующих тепловой энергии и тепла, которые должны поставляться на месте или близко к тому месту, где это требуется",-сказал он, но"даже самые крупные промышленные применения редко имеют тепловую нагрузку выше 500-1000 МВт". и современные реакторы могут быть рассчитаны на удовлетворение этого спроса.

По его словам, передовые ядерные технологии могут обеспечивать тепло- и энергоснабжение по экономически выгодным ценам. Так называемые ядерные технологии четвертого поколения, хотя и отличаются друг от друга в техническом отношении, имеют одну общую черту-все они работают при гораздо более высоких температурах, сказал он. Во-первых, это обеспечивает возможность производства энергии с более высоким тепловым КПД, что ведет к повышению капитальной эффективности и способности поставлять конкурентоспособную с точки зрения затрат энергию. Во-вторых, она обеспечивает такое качество тепла, которое соответствует тепловой нагрузке промышленного объекта.

"Это захватывающая возможность для передовых ядерных технологий, и поэтому это дает ей возможность охватить гораздо более широкий спектр промышленных применений, а не только сетевые энергетические приложения",-сказал он.

Время пришло.

Роль Ближнего Востока в энергетическом переходе была одной из центральных тем Форума 2021 года. Мохамед Аль Хаммади (Mohamed Al Hammadi), генеральный директор Emirates Nuclear Energy Corporation, сказал, что прошлый год был для ОАЭ « игрой, которая изменила мир ». С вводом в эксплуатацию первого блока на атомной электростанции <Барака> страна <вступила в новую фазу производства чистой и избыточной электроэнергии, а также внесла наибольший вклад в сокращение выбросов парниковых газов в своей истории>, сказал он. Когда все четыре энергоблока <<Барака>> начнут функционировать, это станет движущей силой экологически чистой электрификации в стране и позволит избежать выбросов примерно 21 млн. т CO2 в год.

На вопрос о том, настало ли время для рассмотрения вопроса о производстве водорода на существующих атомных электростанциях, Аль Хаммади сказал, что все факторы успеха для водорода-технические возможности, политическая поддержка со стороны многих правительств и цены, которые становятся привлекательными для частных инвесторов-уже существуют. Он указал на недавнее заявление Абу-Дабийской национальной нефтяной компании, государственного инвестора Абу-Даби Мубадалы и государственной холдинговой компании ADQ о создании Водородного альянса Абу-Даби, которое он охарактеризовал как « смелый шаг » правительства, чтобы быть в авангарде возможностей использования водорода. Партнеры стремятся сделать Абу-Даби « надежным лидером » низкоуглеродного зеленого и голубого водорода на развивающихся международных рынках, а также пообещали построить зеленую водородную экономику в ОАЭ.

"Через четыре года в ОАЭ будет вырабатываться четверть электроэнергии на экологически чистых, надежных атомных электростанциях",-сказал он. В дополнение к этому ОАЭ внедряют возобновляемые источники энергии и газ. Таким образом, энергетический баланс ОАЭ является"правильной экосистемой" для экономики и инфраструктуры, а также для изобилия электроэнергии. Это обеспечило бы"зрелую" среду для успешного использования водорода.

"ОАЭ были очень оптимистичны, когда дело доходило до их энергетического баланса-ядерная энергия была отличным примером-и водород также будет отличным примером в дальнейшем",-сказал он.

Исследователь и автор World Nuclear News