В последнее время водородная энергетика рассматривается во многих странах как одно из ключевых направлений при реализации национальных стратегий по низкоуглеродному развитию. Вместе с тем H2 является вторичным энергоресурсом — для его производства требуется дополнительная энергия, что отражается на его себестоимости. Большинство заявленных в этой области зарубежных проектов реализуется за счет государственных субсидий и льгот.
Мировой рынок водорода ещё не сформирован
В «Газпроме» отмечают, что, несмотря на рост потребления водорода в мире, глобальный рынок этого продукта пока не сформирован, тем не менее представители госкомпании неоднократно заявляли, что рассматривают водород как направление диверсификации бизнеса и повышения эффективности использования газа. В настоящее время сырьем для получения более 75% всего водорода в мире является природный газ.
Обеспечение устойчивых позиций на формирующемся рынке связано не только с производством, но и с транспортировкой водорода. В октябре 2019 года глава ассоциации Eurogas Джеймс Уотсон сообщил, что газопровод «Северный поток-2» в будущем может транспортировать не только природный газ, но и водород — до 80% от объема.
В «Газпроме» полагают, что целесообразнее производить водород или метано-водородное топливо из природного газа рядом с крупными потребителями, например, сталелитейными заводами и электростанциями, сохраняя трубопроводы для поставок чистого природного газа.
На предприятиях группы «Газпром» в настоящее время ежегодно вырабатывается более 350 тыс. т водорода и водородосодержащего газа, который используется для получения различных видов продукции.
Производство «зеленого» водорода в Мурманской области
Переход на производство водорода и метано-водородной смеси рассматриваются в качестве вариантов низкоуглеродного развития «Газпрома» до 2050 года, сообщается в отчете концерна о деятельности в области устойчивого развития. Одним из направлений низкоуглеродного развития госкомпании может стать переход на производство и использование водорода и метано-водородных смесей для диверсификации и повышения эффективности использования природного газа, говорится в документе.
Компания «Газпром энергохолдинг», которая является дочерней структурой «Газпрома» в электроэнергетике, может начать производство «зеленого» водорода в Мурманской области в 2024 году, следует из данных «Атласа российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака», представленного Минпромторгом.
В документе говорится, что прогнозный объем производства H2 в 2024 году составит 2 тыс. т, а в 2030 году будет увеличен в 10 раз — до 20 тыс. тонн. Предполагается, что участниками проекта наряду с «Газпром энергохолдингом» станет «ТГК-1» и другие партнеры.
Проект для Сахалина
В сентябре 2021 года «Газпром», Сахалинская область и государственная корпорация «Росатом» заключили соглашение о сотрудничестве в сфере водородной энергетики. Документ определяет основные направления взаимодействия сторон при реализации проекта строительства в Сахалинской области завода по производству водорода из природного газа методом паровой конверсии метана с улавливанием углекислого газа.
В соответствии с соглашением, «Росатом» рассмотрит возможность создания завода и логистической инфраструктуры поставок водорода потребителям. Правительство региона готово содействовать созданию благоприятного инвестиционного климата, а также рассмотреть возможность участия в создании необходимой инфраструктуры. «Газпром», в свою очередь, проработает возможность поставок газа в качестве сырья для этого завода.
Справка
В августе 2021 года распоряжением правительства РФ утверждена Концепция развития водородной энергетики в РФ. В зависимости от темпов декарбонизации мировой экономики и роста спроса на водород на международном рынке потенциальные объёмы экспорта Н2 из России могут составить до 200 тыс. т в 2024 году, 2–12 млн т в 2035 году и 15–50 млн т в 2050 году, полагают в правительстве.
В октябре 2021 года правительство РФ и «Газпром» подписали Соглашение о намерениях в целях развития высокотехнологичной области «Развитие водородной энергетики и декарбонизация промышленности и транспорта на основе природного газа».
В ноябре 2021 года компания разработала проект «дорожной карты», в которой определены целевые показатели технологического развития и план мероприятий по их достижению. Реализовывать «дорожную карту» «Газпром» и правительство будут совместно, с привлечением заинтересованных сторон.
Планы в Ленинградской области
«Газпром водород» рассматривает Ленинградскую область для реализации проектов по производству водорода. В компании сообщили, что у них есть планы по созданию химических комплексов. Предприятие сможет производить химическую продукцию и водород как на экспорт, так и для нужд самого региона. Переговоры с потенциально заинтересованными сторонами уже ведутся.
Эксперты отметили, что пока не видят на рынке крупных потребителей водорода. В то же время «Газпром водород» рассматривает в качестве потенциальных потребителей иностранный бизнес. В этой связи переговоры ведутся с германскими партнерами — представителями сталелитейной промышленности.
В правительстве Ленинградской области сообщили, что власти региона начали резервировать участки близ магистральных газопроводов для будущего производства водорода. По мнению отраслевых экспертов, региону не нужно делать ставку на экспорт H2, а необходимо сфокусироваться на внутреннем потреблении: развитии городского водородного транспорта и проектах, связанных с судостроением.
Транспортировка водорода
H2 выгоднее производить в местах его потребления, а стоимость получаемого «зелёного» водорода не имеет тенденции к удешевлению, при этом транспортировка метано-водородной смеси на этапе предварительных проработок нерентабельна, считает генеральный директор «Газпром водород» Константин Романов. По его мнению, для производства водорода нужно быть ближе к крупному потребителю, чтобы было проще и менее затратно транспортировать природный газ.
Транспортировка представляет собой одну из самых сложных и дорогостоящих частей водородных проектов. Ее цена может в несколько раз превышать стоимость производства газа. Подмешивание водорода в общий поток природного газа, как отмечают отраслевые эксперты, может снизить затраты производителей. Это обойдется дешевле строительства отдельного канала. Теоретически водород из смеси можно извлекать на газораспределительных станциях, отмечают эксперты.
Специалисты «Газпрома» обращают внимание на то, что транспортировка и хранение водорода являются сегодня слабым звеном. Закачка H2 в газотранспортные сети оказывает воздействие на их металлические и пластиковые конструкции.
Для эффективного развития водородной энергетики целесообразно рассматривать технологические решения по всей длине цепочек поставок, отмечают в госкомпании. В этой связи в «Газпроме» рассматривают проект установки, предназначенной для производства водорода из метана непосредственно на территории подземного хранилища газа. Специалисты отмечают, что инструментом, который может обеспечить стабильные поставки водорода потребителям и гарантировать их энергобезопасность, являются специализированные подземные хранилища водорода.
Как использовать сжигаемый водород?
В «Газпром переработке» рассматривают участие в развитии водородной энергетики. На Сургутском заводе по стабилизации конденсата в процессе химических реакций на установке каталитического риформинга выделяется в качестве побочного продукта водородсодержащий газ. Этот газ частично применяется в процессах гидроочистки, однако значительная его часть не используется.
Суммарно на факел направляется почти 40 тыс. т в год такого газа с концентрацией водорода более 80%. На Сургутском ЗСК ведется поиск возможностей для организации эффективного выделения водорода, а также широкого использования в производственных процессах или в качестве товарного продукта.
На Сосногорском заводе по переработке газа термический углерод получают методом пиролиза. При этом в составе отходящих газов присутствует более 50–60% водорода. В зимний период потенциал отходящих газов используется для обогрева основной площадки завода, остальной объем утилизируется в печах дожига.
В «Газпром переработке» прорабатывается вопрос сотрудничества с металлургическими компаниями, в рамках которого будет рассмотрена возможность применения водорода, получаемого на Сосногорском ГПЗ, в металлургических производственных процессах и вопросах адаптации трубной продукции к метано-водородным смесям и водороду.
В «технологической водородной долине»
«Газпром нефть» вошла в совет индустриальных партнеров консорциума «Технологическая водородная долина». Компания будет участвовать в проектах по разработке технологий получения, транспортировки, хранения и использования водорода, а также утилизации углекислого газа.
Консорциум «Технологическая водородная долина» был создан в России в ноябре 2020 года. Первые пилотные проекты в области водородной энергетики в рамках консорциума могут появиться в 2022 году. Помимо «Газпром нефти» в него также входят «СИБУР», «РЖД», «Северсталь», «Росатом», «ТМК» и ряд других компаний. Ключевыми регионами работы консорциума станут Томская, Сахалинская, Самарская области, а также город Черноголовка Московской области. Ожидается, что в 2022 году на этих территориях могут появиться первые пилотные проекты в области водородной энергетики.
Ориентир на «бирюзовый» водород
Сегодня «Газпром нефть» производит более 100 тыс. т водорода на своих технологических площадках. Этот водород используется при процессах облагораживания топлива, удаления серы из дизтоплива, бензина. Согласно планам компании, до 2024 года предстоит нарастить его производство и выйти на показатель в 250 тыс. тонн. Таким образом, ожидается, что выпуск H2 к 2024 году в «Газпром нефти» вырастет примерно в 2,5 раза.
Компания увеличивает запасы газа, который добывает прежде всего на севере России, в Ямало-Ненецком автономном округе, и, соответственно — растет производство водорода. Вопросы, связанные с транспортировкой, в компании считают технологическим вызовом для отечественной промышленности.
В Центре промышленных инноваций «Газпром нефти» сообщили что, в компании работают над технологиями для производства «бирюзового» водорода, внедрение которых позволит обеспечить им собственные НПЗ, а в перспективе — организовать поставки для нужд новой энергетики и промышленности.
Справка
Градации водорода по цвету
Существует условная градация водорода по цвету в зависимости от способа его производства и выделяемого углеродного следа. Наиболее «чистым» водородом считается «зеленый», он получается путем электролиза воды (разделения воды на кислород и водород) с использованием электроэнергии, выработанной из экологически чистых возобновляемых источников энергии. Согласно данным «Газпрома», для получения 1 куб. м водорода методом пиролиза метана требуется 0,7–3,3 кВт·ч, а электролиза — 2,5–8 кВт·ч, что втрое больше. По данным немецкой компании BASF, различие в энергоемкости этих технологий почти десятикратное.
Есть также «голубой» водород — из природного газа. При его производстве побочный углекислый газ улавливается и хранится в специальных хранилищах. «Бирюзовый» водород получают в результате пиролиза метана. «Серым» считается водород, при получении которого углекислый газ выбрасывается в атмосферу.
В компании верят в перспективы водорода, потому что он не имеет какого-либо серьезного углеродного следа. В «Газпром нефти» подчёркивают, что технологии по его производству будут развиваться вместе с технологией по улавливанию и хранению углерода и CO2. И в этом направлении уже ведётся работа.
Перспективный источник энергии
«Газпром нефть» заключила с металлургическими компаниями «Северсталь» и «ЕВРАЗ» соглашения о сотрудничестве в области развития технологий производства, транспорта, хранения и использования водорода, а также сокращения выбросов CO2 на территории России и за рубежом.
Компании рассматривают H2 как перспективный источник энергии. Перевод части инфраструктуры металлургических предприятий на водород поможет снизить выбросы парниковых газов в атмосферу. Вместе с тем базовые способы получения «голубого» водорода путем переработки метана требуют утилизации углекислого газа.
В компании «Газпром водород» считают, чтобы Россия стала частью зарождающегося глобального рынка водорода, нужно развивать ряд направлений. Среди них — создание технологий производства H2 из природного газа без выбросов диоксида углерода с последующей реализацией проектов его промышленного производства. Помимо этого, должна быть проведена комплексная оценка воздействия водорода на целостность и устойчивость системы газоснабжения.
Также важными аспектами являются производство и применение метано-водородного топлива в газотурбинных двигателях газоперекачивающих агрегатов и при производстве электроэнергии. И наконец — создание на газоперерабатывающих объектах мощностей по доведению качества водородосодержащего газа до требований потребителя и соответствующей инфраструктуры для хранения и отгрузки водорода.
Как отмечают отраслевые эксперты, мировая экономика стоит на пороге серьезного экологического разворота, который уже начался. В этой связи расширение использования водорода может стать дополнительным инструментом низкоуглеродного развития.
