Водород вместо метана: как Россия может встроиться в мировой тренд

Елена Иванова, Наталья Сейбиль

Водород стал самой горячей темой "зелёной" энергетики этого года. Евросоюз опубликовал свою Водородную концепцию и план перехода на энергетику с нулевой эмиссией СО2 в 2050 году. За ним это сделала Германия. В конце октября российское правительство также приняло Дорожную карту по развитию водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года.

Чистый источник энергии

Водород – это энергоресурс, который производится из других источников энергии – электрической, либо из природного газа, угля. Но зато дальше его можно использовать либо как топливо, либо среда для хранения энергии. Если машина едет на водороде, то выбросов нет никаких. Вячеслав Кулагин, заведующий отделом исследований энергетического комплекса России и мира ИнЭИ РАН, говорит:

- Есть очень много вариантов и цепочек, в которые водород может встраиваться. Это цепочка производства электроэнергии, это цепочка хранения энергии, это цепочки на транспорте. Тема очень модная. Сейчас в нескольких странах ведутся достаточно активные работы по производству транспорта на водороде. В первую очередь – автотранспорт, но есть и поезда на водороде. Пока это всё на экспериментальной стадии, потому что с экономикой всё сложновато, и конкурировать с альтернативными ресурсами достаточно непросто.

Водород бывает разный – от серого до желтого. Сегодня он производится из ископаемого топлива и используется в промышленности. Однако не на него устремлены взгляды. Речь идёт о топливе будущего, которое будет произведено без углеводородного следа и будет сгорать, не оставляя его. Директор аналитического центра «Новая Энергетика» Владимир Сидорович объясняет:

- Это будет «зеленый» водород, который производится с помощью электроэнергии и электролиза. Это может быть «синий» водород, который производится из природного газа с улавливанием и хранением углекислого газа. Это может быть водород, который будет производиться с помощью электроэнергии на атомных электростанциях, и поэтому его иногда называют желтым. Есть много вариантов, но пока о каких-то больших инвестициях я не слышал в России.

Российские эксперты высказывают достаточный скепсис по поводу быстрого распространения водорода в энергетике будущего. Технологии производства недостаточно проработаны, считают они. Поскольку водород – вторичный источник энергии, расходы на его производство выше затрат на добычу и транспортировку природного газа. До перехода с углеводородного топлива на водород еще достаточно далеко, говорит Владимир Паршуков, член совета по альтернативным и возобновляемым источникам энергии:

- Если по каким-то причинам прекратится подача природного газа, то основной носитель, который заменит газ, будет сжиженный природный газ. Его транспортировка отработана, хранение и перевозка также отработана. Это будет более экономичный способ. Транспортировать водород – достаточно большая проблема как автомобильным, так и железнодорожным транспортом. Для этого необходима разработка достаточно наукоёмких и трудоёмких работ. Проще всего использовать водород как можно ближе к месту его производства.

Что делается в мире

Летом этого года Евросоюз принял концепцию, приоритет которой – возобновляемый водород, производимый на основе энергии ветра и солнца. Совокупные инвестиции в возобновляемый водород могут составить от 180 до 470 миллиардов евро до 2050 года. Деньги на выполнение программы будут выделяться уже сейчас. До 2024 года ЕС выделит финансирование на строительство 6 ГВт электролизеров для производства возобновляемого водорода. Будет произведен 1 миллион тонн чистого газа. К 2030 году производство возрастет до 10 миллионов тонн. Для этого Еврокомиссия собирается выделить субсидии на строительство 40 ГВт электролизеров.

В Европе понимают, что пока цена на «зеленый» водород выше любого другого вида топлива, но его стоимость быстро снижается. Страны ЕС занимают лидирующие технологические позиции в этом сегменте и намерены наращивать свое преимущество. До 2030 года в этом сегменте рынка будет создано порядка 1 миллиона рабочих мест.

Испанский нефтегазовый концерн Repsol объявил о начале строительства одного их крупнейших в мире заводов по производству чистого топлива и зеленого водорода. Первоначальные инвестиции составят 60 миллионов евро. Завод построят за 4 года.

В Голландии Shell и газораспределительная компания начинают строить мощности по производству водорода с использованием электричества 10 ГБт ветряных офшорных электростанций. Первый водород будет произведен в 2027 году. Через 20 лет консорциум произведет 800 тысяч тонн в год. Для этого ветряной парк удвоится. Только на него уйдут 30 миллиардов долларов. В этом году будет готов проект. Участники рассчитывают на европейские и национальные субсидии.

В Азии тоже не дремлют. В японской Фукусиме уже открылся крупнейший в мире завод по производству водорода. Водородная станция на солнечной энергии может производить газ для заправки 560 автомобилей на топливных элементах в день. Участники проекта Toshiba, Tohoku Electric Power и дистрибьютер природного газа Iwatani надеются, что смогут перенести свою технологию заграницу и поставлять топливо в Японию оттуда. Завод станет полигоном по развитию новых энергетических технологий. Стоимость проекта составила 189 миллионов долларов.

В Китае объем промышленного производства водородной промышленности в 2025 году составит 148 миллиардов долларов, а в 2035 – 740 миллиардов. В Шанхае планируется строительство «водородной энергетической гавани» с оборотом 7,23 млрд. долларов в год.

Водород в России

Эксперты в России прекрасно осведомлены о том, что практически все страны Евросоюза приняли программы, резко ограничивающие использование электроэнергии, полученной из углеводородного сырья. В энергетическом балансе Германии на первом месте находится производство электроэнергии от ветра, на втором – солнечная генерация, и только на третьем месте – энергия от источников углеводородного сырья. Через 10-15 лет большинство стран Евросоюза перейдут на безуглеродное сырье, поэтому поставки природного газа будут сокращаться. Владимир Паршуков говорит:

- Газ сейчас выигрывает у водорода. Но если в целом брать экономику, когда мы, помимо цены, должны платить штрафы за экологический вред, за невыполнение договоров по климату, под которыми подписалась Россия, беря на себя обязательства, то со временем, конечно, выгоднее будет использовать водород.

Дело в том, что надежных водородных технологий в России нет, признают все опрошенные «Новыми известиями» эксперты. Есть ассоциация разработчиков и производителей оборудования для использования в экономике водорода, имеются программы по отдельным регионам. Заместитель директора Ассоциации «Сообщество потребителей энергии» Валерий Дзюбенко рассказывает, что проекты, связанные с водородом в энергетической части, есть на уровне стартапов, используются топливные элементы, но это все сугубо теоретические описания. Каких-либо практических примеров использования водорода в сколько-нибудь значимом масштабе для энергетики назвать не смог никто. В Дорожной карте объявлено о разработке водородного проекта Росатомом на базе Кольской АЭС. Газпром поручил одному научно-исследовательскому институту подготовить проектное задание.

- Росатом, Газпром – это все только проекты. Никаких реальных производств по созданию водорода, его хранения, накоплению, использованию для энергетических нужд я не знаю. Есть многие перспективные проекты, прожекты и намерения этим заняться в будущем, наверное, может быть, об этом много разговоров. Что касается практических примеров, о них не известно. Может быть, они реализуются в не очень публичном формате, но даже о таких примерах неизвестно.

Когда-то наша страна была передовой в использовании водорода, напоминает Вячеслав Кулагин:

- У нас бегали машинки на водороде. Самое удивительное, что это было в годы войны в блокадном Ленинграде, где ездило пятьсот машин на водороде. Были большие сложности с поставками нефтепродуктов. Летали дирижабли на водороде. И, чтобы перевозить эти дирижабли к нужным местам, нашлись уникальные инженеры, которые в этих условиях из подручных средств собрали технологию, позволяющую машине передвигаться на водороде от дирижаблей. Тогда ещё эту программу планировали развивать, но после войны, когда сравнили экономику в условиях, когда не было сложностей с поставками нефтепродуктов, оказалось, что водород значительно дороже. И от развития этих программ отказались.

Пока в нашей стране водород рассматривают как интересное перспективное направление для будущего. Какую бы сферу применения не брать, водород оказывается в проигрыше. Он дороже, чем газовая генерация. Водород в автотранспорте дороже, чем бензиновая машина. Но главное слово здесь «пока».

В России существует проблема избыточного производства электроэнергии. На русском Севере потребители забирают на некоторых АЭС не более 50% электроэнергии. Для Росатома есть преимущества в производстве водорода, поскольку ему нужно поддерживать определенный уровень генерации электроэнергии. Атомные блоки сложно регулировать по мощности. На той же Кольской АЭС надо вырабатывать электроэнергию, а девать ее некуда. Сбрасывать ее можно, например, в производство запасов водорода. Это поможет сделать атомную энергетику более гибкой и позволит увеличить регулировочный диапазон, который сейчас у них весьма скромный.

В Газпроме, как говорит Вячеслав Кулагин, есть вариант, когда водород может добавляться в газ и в виде метановодородных смесей поставляться в Европу:

- Многое зависит от того, про какие именно трубы мы говорим. Пять процентов – достаточно безболезненно для системы. Если мы говорим про трубу, такую как «Северный поток», для неё можно прогонять газ и с куда большим содержанием водорода. Эти возможности есть. Но проблема в том, что трубы лежат разные, нужно смотреть, о каких идёт речь, и о каких направлениях поставки. И там возможно разное допустимое содержание водорода, чтобы не возникало проблем. И второй серьёзный вопрос: чтобы поставить в трубу, в её начале нужно произвести водород. И вопрос, что будет в конце трубы.

Если газ по трубе получают электростанции, то это не страшно. Но есть потребители, которые используют метан как сырье для производства удобрений. Не все так просто, говорят эксперты, вопрос более комплексный. Владимир Паршуков считает, что в настоящее время использование существующих трубопроводов для транспортировки водорода невозможно.

Несмотря на принятие Дорожной карты, эксперты затруднились ответить на вопрос, сколько государство готово выделить на водородную программу.

- В связи с тем, что идёт переформатирование всех федеральных целевых программ конкретно сказать, какие суммы будут выделяться на какие проекты – сложно, но суммы выделяются достаточные для реализации пилотных проектов и создания экспериментальных образцов. Программа рассчитана в ближайшей перспективе на три года и в дальнейшем – до десяти лет, - говорит Владимир Паршуков.

Формулируя национальные цели по использованию водорода в качестве энергоносителя, необходимо исходить из тех ресурсов, которыми страна располагает и что она в этой связи готова предложить с выгодой для себя и зарубежных партнёров. Валерий Дзюбенко напоминает:

- К сожалению, у нас есть пример возобновляемой энергетики, на которую тратятся огромные средства - удельно на один мегаватт существенно больше, чем в среднем в мире, но сколько-нибудь значимого прогресса в развитии отрасли мы не достигли. Это следствие череды ошибок в выборе механизмов, способов поддержки, распределении рисков и ответственности.

Эксперты говорят, что экономика водородной энергетики будет во многом схожа с экономикой природного газа: кто-то завоюет технологическое лидерство, кто-то на производстве в силу дешевизны электроэнергии, а кто-то займется поставками и транзитом.

Лидерство – это серьёзная цель, требующая не только больших, а, главное, эффективных вложений.