Водород — экологически чистый вид топлива, позволяющий сократить вредные выбросы на заводах. Но есть и «серый» водород, который производится из природного газа. Его применяют уже больше 100 лет, однако этот вид не считается экологичным. Поэтому сегодня делается ставка на такой вид топлива, который в наименьшей степени оказывает влияние на экологию. Н2 можно использовать как компонент и катализатор при производстве аммиака, метанола и различных химических веществ. Также водород используют для очистки нефти, металлов, при производстве удобрений, пищевых продуктов.
Помимо водородных двигателей, Н2 можно применять в различных промышленных отраслях, в особенности там, где требуются большие объемы энергоресурсов. Роль водорода сегодня становится все более заметной в химических секторах и при перегонке нефти. Масштабное использование будет стимулировать его производство более чистыми способами, считают отраслевые эксперты.
Цветовой спектр водорода
В зависимости от технологии получения различают несколько видов водорода. В классификации цвета водорода главным критерием является его экологичность. Чем больше оксидов углерода выделяется при производстве водорода, тем менее экологичным он будет считаться. Для простоты каждый «сорт» обозначается цветом.
«Зеленый» водород получают электролизом воды. Когда электричество получено из возобновляемых источников энергии, тогда водород максимально экологически чистый. Согласно отчету Deloitte, «зеленый» водород в настоящее время составляет менее 1% от общего объема производства Н2 из-за ограничений по стоимости. Однако прогнозы показывают, что, хотя поставки «голубого» водорода будут продолжать расти, начиная с 2040 года он будет постепенно уступать место «зеленому» водороду.
«Серым» водород считается тогда, когда углекислый газ при производстве водорода выбрасывается в атмосферу.
«Голубой» водород производят из природного газа. Углекислый газ, как побочный продукт, нужно улавливать и хранить.
«Бирюзовый» водород получают при использовании пиролиза метана.
«Фиолетовый» водород производится путем электролиза с использованием ядерной энергии.
«Бурый» или «коричневый» водород получают с помощью газификации угля — окисления при высоких температурах.
«Белый» водород — природный вырабатывается естественным образом или присутствует в земной коре.
Для чего нужен водород?
Отвечая на этот вопрос, гендиректор компании «Н2Чистая энергетика» Алексей Каплун отметил, что непосредственно в месте производства водорода из него, как правило, тут же на месте не производят электричество. Его либо подмешивают к основному топливу на электростанции, либо из него производят аммиак. Его также используют как средство хранения энергии в случае, когда водород производят в одном месте, а транспортируют в другое, где из него производят электричество. Это позволяет не устанавливать электросети на тысячи километров.
По сути, водород — та же батарейка, только очень энергоемкая, говорит Алексей Каплун. Он отмечает, что Н2 транспортируют туда, где нельзя его произвести другим способом. Но перед этим, конечно, рассматривается возможность производства в этом месте более дешевой электроэнергии, чем та, которая производится из водорода.
Бывают места, где вообще нет возможности произвести электроэнергию, поэтому именно там нужен водород. Когда стоит задача произвести электроэнергию максимально безуглеродным способом, тогда лучшим вариантом является Н2, делает вывод Алексей Каплун.
«Технологическая водородная долина»
В России в 2021 году правительством РФ утверждена «Концепция развития водородной энергетики». В том же году создан консорциум «Технологическая водородная долина». В него входят компании «Газпром нефть», «СИБУР», «РЖД», «Северсталь», «Росатом», «ТМК» и ряд других.
В 2022 году заключены соглашения о предоставлении поддержки создания полигона для апробации оборудования водородной энергетики. В 2024 году планируется создать шесть опытных образцов такого оборудования, а также ввести в эксплуатацию два полигона, в том числе технологический полигон на базе Горного университета, а также международную арктическую станцию «Снежинка».
С этой целью был проведен конкурс на право получения субсидии по девяти направлениям разработки новых технологий. Ведутся работы над пилотными проектами в Томской, Сахалинской, Самарской и Московской областях.
«Газпром нефть» в 2024 году планирует нарастить производство водорода до уровня 250 тыс. т, по сравнению с 2022 годом, когда компания произвела более 100 тыс. т водорода на своих мощностях.
Развитие водородной энергетики — вызов для отечественной экономики
Глобальный рынок водорода находится в стадии формирования. Конкурентами России на экспортном рынке водорода, по мнению доцента департамента мировой экономики и международного бизнеса Финансового университета при правительстве РФ Валерии Минчичовой, будут ОАЭ, Саудовская Аравия, Австралия, Норвегия, Оман, которые также сделали ставку на производство и продажу водорода за рубеж. В эту гонку включаются Китай и Казахстан. Стоит отметить, что они также являются странами с нефтяной промышленностью и угольной промышленностью, и на первых этапах производство водорода там будет «серым» и «бурым», отмечает эксперт.
Валерия Минчичова также сообщила, что в России планируется производство «зеленого» водорода в Калининградской области. Его получат электролизом воды с использованием ветровой энергии. В Мурманской области будут производить «розовый» водород на электричестве от Кольской АЭС. На Сахалине планируется производство и «голубого», и «зеленого» водорода.
За эти проекты взялся «Росатом». Первые два ориентированы на экспорт в страны ЕС, вторые — в Азиатско-Тихоокеанский регион. Кроме того, «ЛУКОЙЛ» планирует производить «зеленый» водород в Краснодарском крае — до 13 т в год, отметила Валерия Минчичова.
Транспорт на водороде
«Стратегией развития автомобильной промышленности РФ до 2035 года», утвержденной в 2022 году, предусматривается увеличение доли производства гибридных и электрических машин на водороде и газе и выход на 25% доли рынка с использованием различных мер государственной поддержки. В этом направлении уже есть позитивные сдвиги.
Компания «Горэлектротранс» из Санкт-Петербурга планирует в 2024 году ввести в массовую эксплуатацию энергосберегающие трамваи на водородных топливных элементах. Для эксплуатации трамвая на водородном топливе не нужна дорогостоящая контактная сеть.
С 2021 года ведется серийное производство экологически чистых электробусов малого класса с нулевым уровнем выбросов в атмосферу «Газель City». Это автобусы малого класса, которые производит Горьковский автомобильный завод.
Во многих городах Китая сейчас электрические автобусы сменились водородными, потому что для городского транспорта этот вид топлива выгоднее, сообщил генеральный директор Центра водородных технологий АФК «Система» Юрий Добровольский. В этой связи он отметил, что в начале 2024 года может быть готов и первый российский водородный грузовик, способный проходить от 500 до 1 тыс. километров. Для этого создано совместное предприятие с партнерами в Белоруссии. То есть будет собираться не один прототип, а сразу готовится к запуску предсерийное производство, сообщил Юрий Добровольский.
В компании «Н2Чистая энергетика» утверждают, что водород, особенно для большегрузов, позволяет увеличить пробег на одной заправке, для легковых — проехать 500 км и более на 5-ти килограммах.
Первое судно на водороде — корабль будущего
В России выпустили первый российский катамаран на водороде. Как пояснил Юрий Добровольский, его двигатель работает на аккумуляторах, как обычный судовой электродвигатель. Отличие заключается в том, что его аккумуляторы заряжаются не в порту, а прямо на борту судна — пока одни аккумуляторы питают двигатель, другие, разрядившиеся, заряжаются водородным электрохимическим генератором. Водород для него поступает из баллонов, заряженных на специальной станции на берегу. Такая станция в России сейчас одна, но через год их будет четыре.
Судно с традиционным электродвигателем может, как уточнили в компании Sitronics Group, плавать без подзарядки аккумуляторов 5–6 часов, а с водородным — до 20 часов. При этом зарядка аккумуляторов обычного электродвигателя занимает около часа, а заправка баллонов водородом — 6 минут.
«Технологии водородной энергетики: вызовы и возможности»
Сессия с таким названием прошла в ходе работы Российской энергетической недели в октябре 2023 года. Её участники пришли к выводу, что количество российских научных разработок в сфере производства, транспортировки и потребления водородной энергии можно нарастить за счет стимулирования спроса и господдержки компаний, работающих в этой сфере.
Начальник управления «Газпрома» Александр Ишков отметил, что использование природного водорода является одним из наиболее перспективных направлений. Руководитель центра компетенций технологического развития ТЭК Российского энергетического агентства Минэнерго России Олег Жданеев, подчеркнул, что в концепции развития водородной энергетики в России был сделан акцент на экспорт не водорода как продукта, а технологических решений. «Это одно из направлений, которое сейчас до сих пор имеет большие перспективы, и здесь очень хорошо, что наши компании очень активно развивают свои технологические инновации. Благодаря этому они могут не просто работать на внутренний рынок, но и могут помочь поддержать технологический суверенитет дружественных стран», — пояснил Жданеев.
В то же время первый замминистра энергетики России Павел Сорокин указал на высокую стоимость производства водорода по сравнению с традиционными видами энергетики. По его словам, требуется серьезное субсидирование, которое сейчас не совсем рационально. «Мы, безусловно, должны стать экспортером технологий. Но мы не сможем без сбыта. Если у тебя собственный потребитель не покупает твой товар, ты не можешь продавать средства производства этого товара», — добавил Сорокин.
По мнению участников дискуссии, для решения этих трудностей необходимо развивать новые технологии в сфере водородной энергетики, а также усилить меры поддержки производителей и потребителей.
Эксперты энергетической отрасли на Восточном экономическом форуме, прошедшем во Владивостоке в сентябре 2023 года, отметили, что фокус водородной энергетики сместился с экспорта на внутренний рынок России.
Доля России на мировом рынке производства водорода увеличится с 7% до 20%
Доля России на мировом рынке производства водорода сегодня составляет около 7%, это примерно 5 млн т в год, сообщила доцент департамента мировой экономики и международного бизнеса Финансового университета при правительстве РФ Валерия Минчичова.
К концу десятилетия РФ намерена занять 20% мирового рынка водорода. Об этом заявил первый замминистра экономического развития России Илья Торосов. «Мы развиваем экспортный сектор по производству водорода и намерены к 2030 году занять пятую часть мирового рынка», — сказал чиновник на 28-й Конференции сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата.
К 2030 году объем производства низкоуглеродного водорода в России, по словам Торосова, составит не менее 550 тыс. т в год. В настоящее время, как подчеркнул первый замминистра, более 40 проектов по производству низкоуглеродного водорода находятся в разработке. Они преимущественно локализованы в северо-западной части России, а также в Сибири и на Дальнем Востоке.
В феврале 2023 года Межведомственной рабочей группой по развитию водородной энергетики в Российской Федерации (правительство РФ совместно с «Газпромом» и «Росатомом») была утверждена «Дорожная карта» развития водородной энергетики на период до 2030 года. Согласно этому документу, к концу 2024 года промышленность РФ должна вырабатывать 200 тыс. т водорода в год и до 12 млн т к 2035 году. В части федерального проекта «Чистая энергетика» на развитие водородной энергетики предусмотрены средства федерального бюджета в размере 9,3 млрд руб. на период до 2024 года.
Первые водородные установки планируют запустить в 2024 году на атомных электростанциях, объектах добычи газа и переработки ископаемых. В рамках реализации правительственных планов до конца 2024 года российские научно-практические центры должны будут разработать исключительно отечественные технологии производства водорода и создать собственные полигоны для их апробации.
Основной целью водородной энергетики в нашей стране следует считать развитие отечественных технологий, а также обеспечение конкурентоспособности экономики страны в условиях глобального энергетического перехода, отмечают отраслевые эксперты.
Для России это очень перспективный рынок, на котором у нее есть неоспоримые преимущества в виде энергетических ресурсов и отлаженных промышленных технологий. На этом формирующемся рынке необходимо занять свою нишу, полагают отраслевые эксперты.
