Исследование: хранилища водорода в Северном море могут обеспечить Великобританию электроэнергией на семь лет
отраслевые новостиВпервые ученые объединили геологический анализ с данными о производстве и потреблении электроэнергии с интервалом в 30 минут, используя как исторические данные, так и моделирование будущей энергосистемы. Это позволило оценить, какую роль крупномасштабное хранение водорода может сыграть в переходе Великобритании к энергетике с нулевыми выбросами.
Результаты исследования показывают, что внедрение зеленого водорода в достаточных масштабах способно полностью устранить необходимость использования газовых электростанций уже к 2040 году. По мнению авторов, такой сценарий позволит достичь углеродной нейтральности быстрее, чем при опоре исключительно на ускоренное развитие возобновляемых источников энергии и аккумуляторных систем хранения.
Согласно рассмотренным сценариям, избыточная электроэнергия, вырабатываемая ветровыми и солнечными электростанциями, будет использоваться для производства зеленого водорода методом электролиза. Затем водород будет закачиваться в истощенные нефтяные и газовые месторождения Северного моря с использованием существующей и модернизированной инфраструктуры, формируя масштабную систему сезонного хранения энергии длительного действия.
По оценкам исследователей, общий объем такого подземного хранения может превысить 3 500 ТВт·ч, чего достаточно для обеспечения прогнозируемого спроса Великобритании на электроэнергию примерно в течение семи лет.
Учитывая значительный потенциал страны в области возобновляемой энергетики и наличие крупных геологических хранилищ, авторы исследования также считают, что в перспективе Великобритания может стать чистым экспортером зеленого водорода, укрепляя собственную энергетическую безопасность и способствуя повышению энергетической независимости Европы.
Во всем мире водород все чаще рассматривается как один из ключевых элементов будущих низкоуглеродных энергетических систем. Германия уже реализует планы по расширению национальных мощностей хранения водорода, а Дания сделала развитие водородной энергетики одним из приоритетов своей долгосрочной энергетической стратегии.
Правительство Великобритании также рассматривает водород как важную составляющую будущего энергетического баланса страны, признавая при этом необходимость существенного увеличения объемов хранения. До настоящего времени основное внимание уделялось хранению водорода в подземных соляных кавернах, однако их количество ограничено и недостаточно для обеспечения долгосрочных потребностей полностью декарбонизированной энергосистемы. На сегодняшний день лишь месторождение Rough в Северном море находится в стадии подготовки для хранения водорода.
Новое исследование показывает, что значительно больший потенциал представляет широкая сеть истощенных морских нефтяных и газовых месторождений Великобритании, которые могут стать основой для создания необходимой инфраструктуры хранения водорода в промышленных масштабах.
Чтобы оценить роль водорода в будущей энергосистеме страны, исследователи объединили знания в области геологии и инженерии и создали цифровой двойник британской электроэнергетической системы. Вместо использования усредненных годовых показателей модель учитывала исторические данные о производстве и потреблении электроэнергии с получасовым разрешением, планы по развитию возобновляемой энергетики, а также прогнозы роста спроса, обусловленного распространением электромобилей, тепловых насосов и увеличением количества центров обработки данных.
В рамках исследования были проанализированы многочисленные потенциальные площадки для хранения водорода по всей Великобритании. Отбор проводился на основе наиболее благоприятных геологических характеристик, включая надежность покрышек месторождений и минимальный риск утечек водорода.
Далее исследователи смоделировали несколько сценариев развития энергетики. Среди них — сценарий с ограниченными объемами хранения, основанный на уже реализуемых проектах; сценарий с масштабным использованием дополнительных истощенных нефтяных и газовых месторождений; а также альтернативный вариант, предусматривающий ускоренное развитие возобновляемых источников энергии и аккумуляторных систем без существенного роста производства и хранения водорода.
Все рассмотренные сценарии позволяли значительно сократить зависимость от газовых электростанций в периоды высокого спроса на электроэнергию и низкой выработки возобновляемых источников. Уже к 2030 году доля газовой генерации снижалась примерно до 1% общего производства электроэнергии. Однако в дальнейшем различия между сценариями становились все более заметными.
При ограниченных объемах хранения водородные хранилища быстро достигали максимальной загрузки, что сдерживало как дальнейшее производство водорода, так и более эффективное использование возобновляемой энергии. Напротив, сценарий с масштабным хранением обеспечивал достаточные сезонные резервы, позволяя максимально использовать избыток возобновляемой генерации для производства водорода и надежно обеспечивать энергоснабжение в периоды снижения выработки ветровых и солнечных электростанций.
Только этот сценарий крупномасштабного хранения водорода позволил полностью отказаться от использования газовых электростанций к 2040 году.
По оценке авторов исследования, суммарный потенциал хранения достигает 3 659 ТВт·ч, что эквивалентно примерно семилетнему объему прогнозируемого потребления электроэнергии Великобританией в 2040 году.
Полученные результаты подчеркивают стратегическую ценность использования существующей морской нефтегазовой инфраструктуры. Истощенные месторождения Северного моря могут стать одним из ключевых элементов устойчивой энергосистемы, основанной на возобновляемых источниках энергии, одновременно укрепляя долгосрочную энергетическую безопасность страны и ускоряя переход к углеродной нейтральности.