Наследие Фукусимы: резкий поворот Японии к возобновляемым источникам энергии
Спустя десять лет после разрушительной ядерной аварии, Япония использует солнечную энергию, водород и морской ветер.
Когда цунами, вызванное Великим восточно-Японским землетрясением, обрушилось на атомную электростанцию "Фукусима-Дай-ити" 11 марта 2011 года, оно не только вывело ее из строя, но и в конечном итоге привело к остановке всех 54 ядерных реакторов страны. Десять лет спустя только девять реакторов вернулись в строй. И хотя ядерная энергетика в Японии сегодня отнюдь не мертва (правительство теперь надеется, что ядерная энергетика сможет обеспечить 20 процентов энергии страны к 2030 году), ученые чаще смотрят в сторону возобновляемых источников энергии.
В 2020 году в Японии открылся крупнейший в мире водородный завод и центр зеленой энергетики - исследовательское поле водородной энергетики Фукусимы.
Землетрясение магнитудой 9,0 также унесло жизни почти 20 000 человек, причем 2500 до сих пор числятся пропавшими без вести. По состоянию на декабрь прошлого года около 42 000 из общего числа 470 000 эвакуированных оставались таковыми, даже когда приближалась 10-я годовщина катастрофы. Правительство направило свои усилия по дезактивации, снижение дозы облучения человека до 1 миллизиверта в год, что является общепринятым международным стандартом. Тем не менее, около 337 квадратных километров, в пределах семи муниципалитетов Фукусимы, по-прежнему обозначаются как “труднодоступные зоны”, в то время как критический отчет Гринпис по радиационному обследованию, опубликованный в 2019 году, предупреждал, что леса в регионе, которые никогда не были обеззаражены, “будут по-прежнему оставаться долгосрочными источниками повторного загрязнения".
Чтобы помочь как оживить пострадавший район и продвинуть усилия по декарбонизации страны, правительство в 2014 году создало Институт возобновляемых источников энергии Фукусимы AIST (FREA) в Корияме, префектура Фукусима. Мандат FREA заключается в сотрудничестве с промышленностью и научными кругами в целях повышения производительности фотоэлектрических и ветряных турбин, оптимизации наземных тепловых насосов и геотермальных ресурсов, а также разработки технологий для водородных энергоносителей и водородно-энергетических систем.
“Правительство префектуры Фукусима поставило перед собой цель обеспечить все потребности Фукусимы в энергии из возобновляемых источников к 2040 году”, - говорит Накайва. Для этого правительство работает с FREA, промышленностью и университетами, чтобы помочь коммерциализировать исследования в области возобновляемых технологий и увеличить использование солнечной энергии, биомассы и ветрогенерации в префектуре. Водород также рассматривается как важный новый энергетический ресурс. В настоящее время в префектуре находится Исследовательское поле водородной энергетики Фукусимы, крупнейшее в мире предприятие по производству зеленого водорода, способное поставлять 1200 кубометров водорода в час. Этот новый фокус соответствует прошлым и недавним заявлениям правительства о водороде и цели сделать Японию углеродно-нейтральной к 2050 году. Достичь цели 2050 года будет непросто. Если до аварии на АЭС приходилось 30 процентов энергопотребления страны, то сегодня она обеспечивает лишь 6 процентов. Восполняя этот дефицит, Япония теперь больше полагается на уголь (25%), природный газ (23%) и нефть (39%), а остальное, по состоянию на апрель 2018 года, приходится на возобновляемые источники энергии и гидроэнергию.
Чтобы побудить промышленность работать в направлении углеродной нейтральности, правительство обеспечит капиталовложения, налоговые льготы и дерегулирование в таких областях, как ветроэнергетика, улавливание, утилизация и хранение углерода, а также массовое производство аккумуляторных батарей.
В конце 2018 года по всей Японии было установлено около 55 гигаватт солнечного энергетического оборудования, что позволило стране превзойти правительственный целевой показатель в 64 ГВт к 2030 году. Что касается ветроэнергетики, то в 2018 году в Японии было установлено только 3,6 ГВт оборудования, поэтому Министерство экономики, торговли и промышленности Японии отметило ее как технологию для инвестиций.
Более заметным является использование водорода в качестве универсального носителя энергии. Водород может быть получен из различных видов природных ресурсов, в частности из воды, используемой для электролиза, которая удаляет углекислый газ, говорит Сатоши Хирано, заместитель генерального директора FREA. Водород может быть сжат, сохранен, транспортирован и преобразован в электричество или тепло, когда это необходимо, без выделения CO2.
Основным недостатком водорода является высокая стоимость его производства. Поэтому FREA и другие национальные исследовательские институты разрабатывают эффективные, недорогие технологии производства водорода на основе возобновляемых источников энергии, говорит Манабу Ихара, директор Токийской технической академии энергетики и информатики при Токийском технологическом институте.
FREA уже продемонстрировала цепочку поставок зеленого водорода и систему генераторов с водородным кофирингом, а также успешный синтез аммиака (NH3) из зеленого водорода и его использование для питания модифицированного микрогазотурбинного генератора. (Водород также может быть использован на грузовых судах, работающих на аммиаке.) В настоящее время FREA работает с IHI Corp. и Университетом Тохоку над разработкой более крупных генераторных систем с использованием распыления жидкого аммиака.
Другие страны также разрабатывают проекты "зеленого водорода". Китай осуществляет крупный проект во Внутренней Монголии, который должен производить 454 000 метрических тонн в год; Европейский союз оценивает расходы на водородные технологии в размере 430 миллиардов евро (около 520 миллиардов долларов США) в течение следующих 10 лет, в то время как Южная Корея стремится стать лидером в разработке чистого водорода.
Тем временем Япония создает международные цепочки поставок для доставки зеленого водорода и “голубого” водорода (с использованием улавливания и хранения углерода) в страну и создала пилотные проекты в Брунее и Австралии для проверки осуществимости этой схемы. Эти зарубежные и отечественные источники чистого водорода, питающие крупномасштабные модифицированные газовые турбины, в конечном итоге возьмут на себя роль источника базовой нагрузки в электрическую сеть, которая может заменить ядерную энергетику, говорит Ихара из Токийского технологического института. “И мы должны увидеть, что это частично реализовано до 2030 года.”