Вообразите себе, что дальние пассажирские самолёты и крупнотоннажные суда заправляются топливом, произведённым из воздуха, воды и зелёной электроэнергии. Снижение цен на ветровую и солнечную генерацию постепенно превращает эту концепцию из научной фантастики в коммерческую реальность.
В отличие от ископаемых видов топлива, при сжигании которых в атмосферу попадает миллионы лет углерода, «электронное топливо» выбрасывает ровно столько CO₂, сколько ранее захватило из окружающей среды.
Яркий пример — проект HIF Global Haru Oni на юге Чили при поддержке Porsche и ExxonMobil, где мощность ветропарка идёт на синтез метанола и бензина. Это одно из первых коммерческих предприятий по выпуску e-топлива. Похожие инициативы планируются в Северной Африке, Исландии и на Аравийском полуострове для экспорта синтетических метанола и керосина.
e-топливо относится к более широкой группе синтетических горючих, критически важных для авиации и судоходства, где прямой переход на электротягу или водород пока невозможен.
Хотя по химической структуре такие топлива близки к традиционным жидким энергоносителям и их можно выпускать и в газообразном виде, пока их доля мизерна: на 2024 год около 0,3 % авиакеросина было синтетическим.
Согласно прогнозам, к 2050 году доля синтетических горючих может возрасти до 50 %. Однако у каждого метода есть свои барьеры по стоимости, масштабируемости и срокам запуска производства.
Альтернативные подходы
Помимо электронного топлива существуют два основных направления: биохимическое и термохимическое.
Биохимические топлива получают путём переработки жировых остатков и масел либо через ферментацию растительных культур и органических отходов с последующим гидрированием водорода. Цепочки поставок отлажены, но ограничены конкуренцией за земли и водные ресурсы, пригодные для сельского хозяйства.
Термохимические методы опираются на высокие температуры для превращения древесных отходов, биомассы или пластика в синтетический газ (смесь CO и H₂), который затем в реакторе по Фишеру — Тропшу конвертируется в жидкое топливо. Хотя не требуется сырьё из пищевой цепочки, логистика и стоимость высокотемпературных установок остаются серьёзным препятствием.
Электрохимическое топливо (e-топливо)
e-топливо рассматривают как ключевой элемент декарбонизации авиации и морских перевозок, поскольку биомасса уже близка к пределам масштабирования, а прямой переход на электрическую тягу затруднён.
Шаг 1. Захват углекислого газа
Улавливание и концентрация CO₂ из воздуха требуют около 1–3 МВт·ч энергии на тонну. Смешанные схемы, сочетающие коммерческие выбросы CO₂ и прямой захват, помогут снизить затраты.
Шаг 2. Получение водорода
Современные электролизёры работают с КПД примерно 70 %, то есть на производство 1 кг водорода, содержащего 33 кВт·ч полезной энергии, уходит 50–55 кВт·ч электричества.
Шаг 3. Сжатие и доставка
Сжатие или сжижение водорода требует дополнительных 10–13 кВт·ч на килограмм, причём водород склонен к утечкам и может вызывать хрупкость трубопроводов.
Шаг 4. Синтез топлива
Концентрированный CO₂ вступает в реакцию с водородом или предварительно восстанавливается до CO, после чего в условиях высокого давления и температуры через катализатор образуются спирты или углеводородные смеси. Эти процессы требуют значительных энергетических и капитальных вложений.
Каждый из перечисленных этапов увеличивает энергетические потери, поэтому пока e-топливо остаётся продуктом премиум-класса.
| Критерий | Биохимическое топливо | Термохимическое топливо | e-топливо |
|---|---|---|---|
| Доступность сырья | Ограничено площадями и конкуренцией за продовольствие | Широкий доступ, но зависит от логистики отходов | Требует только воздуха, воды и электроэнергии |
| Энергоэффективность | Умеренная | Высокая | Низкая (конверсия 10–20 %) |
| Цена сегодня | Средняя–высокая | Высокая (значимые капитальные вложения) | Максимальная за счёт стоимости водорода и захвата CO₂ |
| Масштабируемость | Ограничена биоресурсами | Зависит от объёмов переработки | Высокий потенциал при дешёвой зелёной энергии |
| Инфраструктурная совместимость | Отличная | Отличная | Отличная |
| Экологические риски | Воздействие на земли и биоразнообразие | Сбор и транспорт отходов | Большое потребление воды, нагрузка на сеть |
Хорошая новость в том, что по мере совершенствования технологий возобновляемая электроэнергия продолжит дешеветь. Анализ Nature указывает, что до 2040 года наиболее экологически безвредными останутся биохимические и термохимические методы, а с середины века основной рост придётся на e-топливо. По оценкам LEK, к 2050 году оно составит более 50 % всех синтетических горючих.
Производство e-топлива будет сконцентрировано в регионах с избыточной дешёвой зелёной энергией, таких как Северная Африка, Патагония и Исландия, что создаст новые экспортные возможности. Для этого потребуется оперативно нарастить мощности возобновляемых источников и логистику поставок.
В заключение: химические схемы уже проверены, а экономика пока отстаёт. E-топливо открывает перспективы, но не является универсальным решением: государства и отрасль должны продолжать фокусироваться на электрификации и повышении энергоэффективности.
