С недавних пор отдельные игроки этого рынка начали прислушиваться к мнению сторонников зеленой энергетики, которые считают, что морские грузоперевозки давно созрели для перемен и вполне могут перейти на другое горючее - воду. Это вовсе не абсурд. Благодаря водородным топливным элементам это олицетворение несгораемости действительно способно двигать если не горы, то корабли.
Сегодня на долю морского грузового транспорта приходится не менее 3% выбросов углекислого газа в атмосферу. В 2012 году эта цифра была равна 960 миллионам тонн. И ладно бы, если бы дело ограничивалось только углеродом, хотя это тоже неприятно. Но многие суда сжигают мазут, в результате чего в воздух попадают соединения серы и азота, которые приводят к образованию смога, подкислению океанов и вызывают респираторные заболевания у людей. Это рано или поздно должно закончиться. «Maersk», крупнейшая судоходная компания, эксплуатирующая контейнеровозы, пообещала к 2050 году перейти на «нулевые выбросы». Сегодня это кажется невозможным, но способы достижения этой цели просматриваются вполне отчетливо. Речь, в частности, о водородных топливных элементах.
Реакция водорода и кислорода известна давно - она дает тепло и воду. Её, в принципе, тоже можно использовать для производства энергии, однако существует способ заставить эти химические элементы работать гораздо более эффективно. Нужно только разнести реакцию на две части. Для этого понадобится электрохимическая ячейка, которая состоит из двух электродов, катализатора и электролита. Один электрод расщепляет молекулу водорода на два протона и два электрона. На другом конце те объединяются с атомами кислорода, образуя воду. По той причине, что электроды разнесены в пространстве, частицам прежде нужно пройти по проводу, генерируя электрический ток.
В учебниках по химии обычно рисуют только одну ячейку, однако на практике их можно объединять в каком угодно количестве. Электролит может быть заменен мембраной, пропускающей водород. В этом случае это будет уже топливный элемент на основе протонообменных мембран (ТЭПМ). Их тоже можно выстраивать в мощные батареи, способные приводить в движение гигантские контейнеровозы. В 2017 году был опубликован отчет частной лаборатории «Sandia National Laboratories», в котором оценивалась возможность оборудования существующих грузовых судов альтернативными двигательными установками. Рассматривались три варианта: аккумуляторные батареи, вроде тех, что используются в электромобилях, и два вида топливных элементов, работающих на газообразном и жидком водороде соответственно.
Расчеты показали, что наиболее практичным является жидкий водород. Отчасти потому, что он занимает меньше места. Объем резервуаров для него будет больше, чем у баков для мазута, однако это с лихвой компенсируется компактностью самих двигательных установок. И аккумуляторные батареи, и газообразный водород оказались слишком громоздкими для использования в морских грузоперевозках. Был сделан и ещё один примечательный вывод - переоборудование существующих судов под эти двигатели полностью целесообразно, если в портах захода они смогут дозаправляться водородом.
Здесь, однако, следует сделать одно важное уточнение - авторы доклада предполагали, что водород будет добываться из воды. Но в настоящее время основная часть этого газа вырабатывается из метана, который является ископаемым топливом. Побочным продуктом процесса переработки становится углекислый газ - в соотношении одна молекула СО2 на четыре молекулы водорода, то есть это не самая чистая технология. Однако это все же безопаснее, чем тот же мазут. К тому же эффективные способы получения водорода из воды могут появиться уже в самом ближайшем будущем.
Переход на альтернативные двигатели и более экологичное топливо всерьез рассматривается и для многих других видов транспорта. В частности, конструкторы с помощью топливных элементов пытались поднять в воздух небольшие самолеты. Оживленные дебаты ведутся и относительно возможности их применения в грузовом автомобилестроении. Однако в этих сферах до широкого применения водорода в качестве топлива ещё довольно далеко. В отличие от морских грузовых перевозок, где к этому переходу все, по всей видимости, готово уже сегодня. Если он состоится, это будет просто здорово, так как уменьшение выбросов углекислого газа в земную атмосферу на 3% - это не так уж и мало.
