Водородный скачок: пока государство думает, энтузиасты уже делают

В глобальном энергопереходе, который всё более набирает обороты, незаменимую роль занимает водород. Через несколько десятилетий, по мере развития возобновляемой энергетики, мировой спрос на уголь, нефть и газ значительно снизится. Как важному поставщику энергоносителей, России нужно успеть занять экспортную нишу в водородной энергетике. И здесь нужно начинать с создания всей необходимой инфраструктуры у себя в стране.

 

По оценкам экспертов "Сколково", объёмы потребления водорода в мире на сегодня составляют 100 млн тонн в год. В зависимости от того, насколько жёсткими будут ограничения на выбросы СО2, к середине века они могут варьироваться от 200 млн до 1,4 млрд тонн в год.  Согласно концепции развития водородной энергетики, утверждённой правительством в августе этого года, Россия планирует к 2050 году поставлять на мировой рынок до 50 млн тонн водорода в год, что может принести около $150 млрд выручки.

Сферой потребления водорода выступают как промышленность, так и транспорт. Его применяют в металлургии для получения сверхчистых металлов, стекольной и пищевой промышленности, в качестве топливного элемента в жилищном хозяйстве. В секторе ВИЭ водород может быть использован для накопления и хранения избытка энергии. Аналитики считают, что самые перспективные направления водородной экономики — это химия, нефтепереработка, металлургия, производство удобрений и, конечно, автопром.

На сегодняшний день в мире примерно 25 тысяч транспортных средств на водороде — грузовики, автобусы, поезда, легковые машины, что ничтожно мало в масштабах рынка, считает директор по операционной работе Кластера энергоэффективных технологий фонда "Сколково" Олег Перцовский. Однако всё может быстро поменяться: например, Япония, Корея, Китай, Нидерланды и ряд других стран планируют уже к концу нынешнего десятилетия иметь сотни тысяч автомобилей на водороде.

"Технологическая водородная долина" объединила энтузиастов

Китайский водородный трамвай

Чтобы совершить "водородный скачок", необходимо объединять усилия представителей власти, науки и предпринимательства, прежде всего крупных компаний из топливно-энергетического комплекса. В ноябре 2020 года по инициативе Томского политеха, других ведущих вузов и академических институтов страны был создан консорциум "Технологическая водородная долина". Вокруг него формируется пул индустриальных партнёров, которые будут участвовать в реализации пилотных проектов, с тем чтобы исследовательская повестка обретала зримые контуры. В консорциум уже входят такие ведущие компании, как "Росатом", "Сибур", РЖД, "Северсталь", ТМК и другие.

В начале прошлого месяца в совет индустриальных партнёров консорциума также вступила компания "Газпром нефть". Центр промышленных инноваций компании занят внедрением технологий для производства "бирюзового" водорода, получаемого в результате пиролиза метана. Это позволит компании обеспечить потребности собственного НПЗ, а в перспективе — поставлять водород для нужд новой энергетики и промышленности. За счёт развития технологий получения, транспортировки, хранения и использования водорода "Газпром нефть" планирует нарастить его производство в 2,5 раза (до 250 тысяч тонн) до 2024 года.

Об амбициозных планах в сфере водорода заявляет госкорпорация "Росатом", которая собирается к 2050 году производить до 50 млн тонн водорода в год, обеспечивая около 10% мирового потребления. Как отмечает вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса Русатом Оверсиз Антон Москвин, для развития водородного направления необходимо запускать пилотные проекты. Они позволят отработать основные модели кооперации с партнёрами, модели бизнеса и технологии и получить первый опыт. При этом без мер государственной поддержки не обойтись, так происходит во всём мире.

Осенью прошлого года Русатом Оверсиз заявил о впечатляющих планах: запустить на Сахалине в 2023 году поезда на водородных топливных элементах. В рамках пилотного проекта организуют полноценное железнодорожное сообщение с использованием 7 подобных поездов. Впервые поезд на водородном топливе ввели в эксплуатацию в 2018 году в немецкой земле Нижняя Саксония. Инновационный поезд, разработанный немецкой LHB, дочкой французской компании Alstom, способен преодолеть без дозаправки расстояние в 1 тысячу км на скорости до 140 км в час.

В своё время большой сенсацией стали ходовые испытания действующего макета "водородного трамвая" в Санкт-Петербурге. Отличительная особенность новинки —способность работать независимо от контактной сети, так как электроэнергию вырабатывает электро-химический генератор с использованием водорода и окружающего воздуха. Экологичность трамвая на водородном топливе говорит сама за себя, ведь генерация электроэнергии на нём сопровождается всего лишь выделением тепла и дистиллированной воды. К тому же заправка энергоустановок на водородных топливных элементах занимает 3-5 минут, тогда как зарядка литий-ионных аккумуляторных батарей требует намного больше времени.

Новинки из Черноголовки

 

Как отмечает партнёр аналитического агентства "Автостат" Игорь Моржаретто, благодаря распространению водородомобилей мир получит многие плюсы — от отсутствия вредных выбросов, загрязняющих окружающую среду, до освобождения от технического обслуживания в нынешнем понимании. Например, не нужны будут свечи, системы охлаждения, уйдёт в прошлое тяжёлый и дорогой аккумулятор и т. д. Водородные двигатели практически бесшумны. Что касается эффективности, то 1 г водорода даёт в три раза больше энергии, чем 1 г бензина.

Первыми серийное производство водородомобилей смогли организовать японцы. Модель Toyota Mirai продают в Японии с конца 2014 года, через два года вышла модель Honda Clarity. По разным данным, на одной заправке можно проехать от 500 до 750 км. К услугам владельцев инновационных автомобилей около 200 водородных заправок. Около сотни таких АЗС есть и в Германии, а к 2023 году их число должно вырасти до 400 и более.

Первая в России автономная водородная заправочная станция появилась в этом году в подмосковном наукограде. Центр компетенций НТИ, созданный на базе Института проблем химической физики в Черноголовке, работает сразу по нескольким направлениям водородной энергетики. По словам руководителя компании "Поликом", партнёра ЦК НТИ Евгения Волкова, они создали первый отечественный генератор водорода производительностью до 6 кубометров водорода в час, работающий на основе бесщелочного электролиза.

Испытания будут проходить на разных видах транспорта — водородных автобусах, грузовиках, легковых автомобилях и беспилотниках. В Центре компетенций также поставили перед собой цель создать установку для промышленности, на которой можно получать дешёвый водород разными способами в зависимости от сырья. Развитие водородной энергетики в России невозможно без создания соответствующей инфраструктуры. Энтузиасты из Черноголовки собираются перевести коммунальное хозяйство и транспорт города на водород и верят, что именно отсюда начнётся "водородный" путь развития.