Исследовательский центр Юлих (Германия): к 2050 году около 97% регионов с дефицитом воды смогут производить зелёный метанол за счёт влажности воздуха

Репортаж от Wedoany，Исследовательский центр Юлих (Forschungszentrum Jülich) продемонстрировал, как можно производить возобновляемый метанол даже в регионах с дефицитом воды, используя технологию прямого улавливания воздуха (Direct Air Capture, DAC) для одновременного получения углекислого газа и технологической воды из атмосферы, без потребления местных ресурсов пресной воды. Модельные расчёты для более чем 20 000 регионов в 78 странах, которые, как ожидается, к 2050 году столкнутся как минимум с умеренным уровнем водного стресса, показывают, что примерно в 97% регионов влажности воздуха в течение всего года достаточно для удовлетворения потребностей производства в воде.

Экстремальные климатические условия весны и лета 2026 года высветили проблему нехватки воды для производства зелёного топлива. Постоянная жара и количество осадков ниже среднего привели к заметной засухе в Германии и многих регионах Европы: уровень грунтовых вод снизился, а уровень воды в таких реках, как Рейн, упал. Производство зелёного водорода и метанола требует значительных объёмов воды, однако регионы с обильным солнечным светом и ветром часто страдают от её дефицита, поэтому вопрос источника воды для производства становится практической проблемой.

Первый автор статьи, Хенрик Венцель из Института системного анализа Юлиха (Jülicher Systemanalyse), отмечает, что регионы с достаточным количеством солнечного света и ветра обеспечивают наилучшие условия для производства зелёного топлива, но часто сталкиваются с дефицитом воды. Исследование проводится в рамках проекта DryHy, финансируемого Федеральным министерством исследований, технологий и космоса Германии (Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt) и координируемого Институтом энергетических технологий Исследовательского центра Юлих, и рассматривает производство возобновляемого метанола в регионах с дефицитом воды с комплексной точки зрения. В опубликованном исследовании представлена технико-экономическая оценка соответствующей технологической цепочки.

Основой процесса является прямое улавливание воздуха. Фильтрующий материал, связывая углекислый газ, одновременно поглощает влагу из воздуха, и отделённая вода вместе с CO₂ поступает в производственный цикл метанола. Исследователи смоделировали всю технологическую цепочку, включая производство возобновляемой электроэнергии, электролиз, хранение энергии, использование тепла и процессы охлаждения без дополнительного водопотребления. Даже в очень засушливых местах производство в целом осуществимо, если завод работает преимущественно в периоды повышенной влажности и временно накапливает воду.

Янн Вайнанд, руководитель отдела комплексных сценариев Института системного анализа Юлиха, поясняет, что достаточное и максимально стабильное электроснабжение из возобновляемых источников обычно важнее высокой влажности, при этом особенно благоприятны места с хорошим сочетанием ветровой и солнечной энергии. Модель показывает, что в идеальных местах с обильными ветровыми и солнечными ресурсами себестоимость производства к 2050 году, как ожидается, составит несколько сотен евро за тонну и может приблизиться к текущим рыночным ценам; в местах с менее благоприятными условиями затраты могут быть в несколько раз выше. Текущая контрактная цена зелёного метанола в Европе составляет около 1000 евро за тонну. Исследователи предупреждают, что рыночные цены подвержены сильным колебаниям, и это сравнение является лишь мгновенным снимком; снижение технологических затрат и рост цен на CO₂ могут постепенно сократить разрыв между будущей себестоимостью производства и текущими рыночными ценами.

Влияние масштабного извлечения водяного пара на местный климат остаётся открытым вопросом, и проект DryHy изучает соответствующие эффекты. Текущая модель анализирует, как температура и влажность влияют на завод, а в будущем можно будет оценить и потенциальное обратное воздействие на влажность воздуха, облачность или осадки. Томас Шёб (руководитель группы трансформации энергетических систем) отмечает, что отказ от использования местных ресурсов пресной воды не означает, что извлечение воды из атмосферы не имеет последствий в любом масштабе; перед строительством крупных заводов необходимо проводить исследования применительно к конкретным площадкам.

Исследователи также поясняют, что это технико-экономические модельные расчёты; региональные различия в финансировании, затратах на рабочую силу и инфраструктуру, а также потенциальный дефицит материалов учтены не полностью; предполагаемый в модели гибкий режим работы высокотемпературного электролиза также требует проверки в условиях непрерывной промышленной эксплуатации. Хенрик Венцель подчёркивает, что исследование не даёт готовых решений для каждого места, но показывает, при каких условиях данная концепция более перспективна, и определяет технические и экологические вопросы, на которые необходимо ответить на следующем этапе.