Две проблемы российского водорода

Фото: strana-rosatom.ru

Несмотря на то что ряд регионов мира находится в состоянии энергетического кризиса (многие страны даже вновь запускают угольные электростанции), пока не наблюдается резкого снижения интереса к водороду. Наоборот, государственные водородные стратегии продолжают реализовываться, появляются новые. Например, Индия в январе заявила, что выделит $2,15 млрд на стимулирование производства "зеленого" водорода. А как обстоят дела в российской водородной отрасли?

Суверенный водород

В 2022 году обозначились два главных изменения в российской водородной отрасли. Первое из них – изменение общего отношения к данному направлению, связанное с повышением геополитической напряженности. До 2022 года государственная стратегия в области водорода предполагала ориентацию на производство и экспорт "голубого", "зеленого" и "оранжевого" водорода (полученного из природного газа, методом электролиза и с использованием электроэнергии атомных станций соответственно. – Ред.). Но теперь – по крайней мере в среднесрочной перспективе – речь об экспорте уже не идет (как минимум, в Европу). Поэтому стратегию нужно перестраивать, ориентируясь в первую очередь на внутренний рынок. Вторая проблема касается импортозамещения, но о ней – ниже.

Смена вектора отнюдь не означает сворачивания водородных проектов в России. Водородные технологии – один из ключевых элементов декарбонизации, которую в любом случае нужно развивать. Как было сказано на Российском нефтегазовом форуме уже в марте 2022 года, проблема глобального потепления остается, поэтому необходимость снижения выбросов углерода будет только нарастать, вне зависимости от геополитической повестки. Да и планы по достижению углеродной нейтральности к 2060 году тоже никто не отменял.

Однако ситуация 2022 года, безусловно, замедлила развитие рынка водородных технологий. Сроки реализации некоторых проектов будут сдвинуты на один-два года. Речь идет, например, об использовании водородных поездов на Сахалине (сроки могут быть перенесены с 2024 на 2025 год) и, возможно, пуске в опытную эксплуатацию водоробусов в Москве. Такое смещение сроков не критично – главное, что эти планы не отменяются.

Водородный транспорт в ближайшее время будет оставаться главным драйвером развития водородных технологий. Причем это касается не только России, но и всего мира. Общая проблема здесь заключается в том, что для стимулирования спроса на водородомобили необходимо сначала решить проблему инфраструктуры. Недавно в мире был достигнут психологический порог в 1 тыс. водородных заправочных станций. Около трети от этого количества приходится на Китай, еще около 200 – на Японию. В Соединенных Штатах функционирует менее 100 объектов. В России пока вообще имеется лишь одна заправка – в нашем Центре компетенций НТИ "Новые и мобильные источники энергии" в Черноголовке. Это наш пилотный проект, на котором можно тестировать работу водородных заправочных станций в российских условиях.

Инфраструктуру надо расширять, это требует инвестиций, но здесь возникает проблема замкнутого круга: как развитие водородного транспорта невозможно без создания сети заправок, так и инфраструктура сама по себе не может появиться без роста числа водородомобилей, обеспечивающего соответствующий спрос. То есть средства в заправки придется вкладывать на перспективу.

Внедрение систем транспорта на водородных топливных элементах будет способствовать и упомянутой уже декарбонизации, поскольку водородные автомобили и поезда частично заменят машины и поезда на бензине и дизельном топливе. Причем самый большой вклад в снижение выбросов будет сделан не в секторе личного автотранспорта, а в таких областях, как коммунальная техника, общественный транспорт, тяжелые грузовики (в том числе карьерные самосвалы), дизельные поезда.

Помимо транспорта внутрироссийский рынок водорода в ближайшие годы будет развиваться в сфере систем накопления энергии (СНЭ). Хотя водородные СНЭ пока менее близки к массовому внедрению, чем водородный транспорт, отставание здесь не очень большое – составляет один-два года. Водород также уже находит себе применение в микроэлектронике и в атомной энергетике, где он играет роль теплопроводного элемента при охлаждении генераторов – и здесь мы будем говорить о рынке электролизеров с протонпроводящими мембранами, позволяющими получать сверхчистый водород.

Импортозамещай это

Вторая проблема, с которой столкнулась российская водородная индустрия в 2022 году, – импортозамещение. Так, компаниям, разрабатывавшим водородный транспорт, ранее было удобнее и выгоднее купить топливный элемент иностранного производства. Сейчас санкционные ограничения не позволяют этого сделать, и разработчики начинают смотреть в сторону отечественного производителя. С одной стороны, это даже хорошо, так как топливные элементы российского производства как минимум не хуже зарубежных аналогов, а по отдельным параметрам даже лучше, чем, например, китайские.

Но с другой – у российских производителей топливных элементов есть собственные проблемы: им приходится импортозамещать некоторые компоненты ТЭ. В первую очередь речь идет о протонпроводящих мембранах, а также, в чуть меньшей степени, о газодиффузионных слоях и биполярных пластинах для топливных элементов с водяным охлаждением.

Однако здесь возникает следующая сложность – нехватка квалифицированных кадров. Нужно готовить специалистов, прежде всего в области электрохимии. Сейчас в этом направлении уже предпринимаются конкретные шаги: мы, например, создаем магистратуры в некоторых вузах и делаем обучающие курсы для компаний.

Для решения перечисленных проблем в 2022 году были приложены большие усилия. Уже реализуются несколько проектов в области импортозамещения, но они пока не завершены. Впрочем, имеются и достижения. Так, компания "Поликом" в прошлом году вышла на коммерческий рынок со своими электролизерами на протонпроводящих мембранах (они используются при производстве "зеленого" и "оранжевого" водорода). Первый аппарат был установлен на Кольской АЭС.

То, что водородная тема не уйдет из фокуса отечественной науки, технологий и нашего государства, подтверждает и тот факт, что на этой неделе были подписаны соглашения о сотрудничестве в области высоких технологий между правительством (свою подпись поставил вице-премьер Александр Новак) и бизнесом ("Росатом", "Газпром" и компания "ИнЭнерджи", занимающаяся в том числе водородными технологиями) в отношении развития нескольких дорожных карт. Две из них имеют прямое отношение к нашей теме – это дорожные карты "Развитие водородной энергетики" и "Системы накопления энергии". Поэтому мы смотрим в будущее со сдержанным оптимизмом.

Импортозамещение водородных технологий находится под пристальным вниманием российских властей. Об этом, в частности, говорит подписанное 16 января соглашение между бизнесом ("Росатом", "Газпром" и компания "ИнЭнерджи", разрабатывающая электрохимические решения в том числе для водородного сектора) и правительством о сотрудничестве в области систем накопления энергии и конкретно по водородным технологиям.