Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Стратегии развития водородной энергетики. Мировые достижения и планы России

Hydrogen power development strategies. Global achievements and Russia's plans

O. M. Mamedov, Candidate of Engineering, Leading Scientific Researcher at All-Union Institute of Scientific and Technical Information of Russian Academy of Science

Keywords: hydrogen production, renewable energy sources, decarbonization, electrolytic cell, hydrogen transportation

Based on the decision of Environment Protection Summit in Paris dd. December 2015, economically developed countries have committed to fulfill obligations in reduction of hazardous emissions. One of the ways to achieve the set goal is replacement of thermal power plants in the energy sector operating on traditional fossil fuel with power generating units with net zero emissions of hazardous substances. The later include power units using hydrogen as fuel.

Описание:

Экономически развитые страны, согласно решению Парижского саммита по охране окружающей среды от декабря 2015 года, поставили задачу выполнения обязательств по снижению вредных выбросов. Одним из путей достижения поставленной цели является замещение в энергетическом хозяйстве теплоэлектростанций, работающих на традиционном ископаемом топливе, энергетическими установками с нулевым выбросом вредных веществ. К числу последних относятся установки, использующие в качестве топлива водород.

Стратегии развития водородной энергетики
Мировые достижения и планы России

Экономически развитые страны, согласно решению Парижского саммита по охране окружающей среды от декабря 2015 года, поставили задачу выполнения обязательств по снижению вредных выбросов. Одним из путей достижения поставленной цели является замещение в энергетическом хозяйстве теплоэлектростанций, работающих на традиционном ископаемом топливе, энергетическими установками с нулевым выбросом вредных веществ. К числу последних относятся установки, использующие в качестве топлива водород.

Интерес к водороду вызван тем, что он обладает высокими энергетическими характеристиками и является экологически чистым энергоносителем. Водород давно используется в различных отраслях экономики: широко применяется в нефтехимии, металлургии, энергетике, а также как охладитель в мощных энергетических блоках, в производстве минеральных удобрений2. Мировой объем производства водорода в настоящее время достигает порядка 70 млн т.

Внимание к водородной энергетике связано еще с тем, что вытеснение из баланса энергетических установок снижает объем потребления воды. В условиях нарастающего дефицита пресной воды в мире этот фактор представляется весьма важным. Так, расход воды КЭС мощностью 1 ГВт составляет до 1 млн м3 в год. [4].

Электролиз воды на базе ВИЭ – перспективная технология получения водорода

Пока основной технологией получения водорода является переработка природного газа методом риформинга. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в структуре производства водорода на долю риформинга газа приходится 76 %, на пиролиз угля 23 % и только 1 % производства водорода осуществляется электролизом воды на базе установок возобновляемой энергетики [1]. Однако и риформинг природного газа, и пиролиз угля характеризуются образованием углекислого газа как промежуточного продукта, что ставит вопрос о его утилизации. В результате получение водорода методом электролиза воды является в перспективе доминирующим, например в планах ЕС.

Установки по производству водорода

Среди стран, активно развивающих водородную энергетику, сильным игроком являются страны ЕС, где есть собственное производство электролизеров фирмы Siemens, Ansaldo различной единичной мощности.

Установки электролиза воды мощностью 10 МВт способны обеспечить водородом потребность станции заправки автомобилей, а мощностью 200 МВт предназначены для производства водорода в промышленных объемах. За период с 2020 по 2030 год прирост мощностей электролизеров для производства водорода в промышленных объемах составит 6 000 МВт: в химическом производстве 2 350 МВт, в нефтепереработке 1 800 МВт, в металлургии 800 МВт, для заправки автомобилей 650 МВт.

Мощность электролизеров для производства водорода, поставляемого на рынок, составит в 2030 году 34 000 МВт (суммарная мощность установок до 100 МВт составит 2 300 МВт, а установок свыше 100 МВт – 31 700 МВт).

Сооружение крупных установок для производства водорода достигается параллельным соединением электролизеров.

Снизить стоимость производства водорода возможно увеличением единичной мощности электролизера, повышением давления процесса электролиза, а также его эффективности, надежности, износоустойчивости и снижением металлоемкости. Наряду с этим на стоимость производства водорода влияют затраты на сопутствующие элементы производства. Но определяющим фактором служит стоимость потребляемой электроэнергии, которая составляет до 80 % от стоимости водорода.

Переход на массовое использование электролизеров для производства водорода связан как со стоимостью электроэнергии, используемой электролизером, так и со стоимостью самого электролизера.

Согласно отчету консалтинговой фирмы Wood Mackenzie, производство водорода может быть экономически эффективным при цене на электроэнергию не выше 3 цент/кВт•ч. Это значение может быть достигнуто не ранее 2030 года. Водород, получаемый электролизом воды на базе ВИЭ, может быть конкурентоспособен при цене не более 2 долл. США за 1 кг. Это возможно при достижении удельной стоимости электролизера порядка 250–300 долл. США/кВт. Этому способствуют рост единичной мощности электролизера, полная автоматизация и повышение эффективности процесса электролиза.

Одним из факторов расширения производства водорода может служить плата за выброс углекислого газа с нынешних порядка 40 долл. США за 1 т выброса углекислого газа до 110 долл. США в перспективе.

Согласно данным консалтинговой фирмы Wood Mackenzie (отчет, октябрь 2019 года), в мире отмечается бум проектов и строительства электролизеров, мощность которых составляет 270 МВт с ожидаемым ростом до 3,2 ГВт в 2030 году. Фирма прогнозирует рост до 8,2 ГВт (отчет, март 2020 года), что в 31 раз превышает существующие мощности электролизеров. Особенностью мартовского отчета является тот факт, что имеет место превышение числа проектов сооружения электролизеров мощностью 100 МВт и более. Согласно отчету, в стадии сооружения находятся 17 мегапроектов с размещением в Австралии, Франции, Германии, Нидерландов, Португалии [10].

Источники энергии для получения водорода

Учитывая существенное влияние стоимости электроэнергии на экономику производства водорода, реальным перспективным источником энергии в ЕС являются крупные ветропарки и солнечные электростанции, которые сейчас уже достигли уровня конкурентоспособности с газовыми ТЭС. Так, по данным экспертов Lazard, за пять лет стоимость производства электроэнергии солнечными электростанциями (СЭС) снизилась на 11 %, а ветроэнергетическими станциями (ВЭС) – на 5 %. В результате средняя стоимость производства 1 МВт•ч электроэнергии находится на уровне 31 долл. США для СЭС и 26 долл. США для ВЭС [3]. В перспективе прогнозируется дальнейшее снижение стоимости производства электроэнергии от СЭС и ВЭС за счет соответственно повышения КПД солнечных модулей и увеличения единичной мощности ветрогенераторов до 20 МВт по сравнению с серийными 8–10 МВт.

В Европе как технологическая основа производства водорода рассматривается также электролиз воды на базе ветро- и гелиоэнергетических установок, что способно обеспечить стоимость производства 1,0–1,5 евро за 1 кг водорода в 2030 году [2]. Потенциальным источником энергии являются оффшорные ветропарки большой мощности, находящиеся в акватории Северного, Ирландского и Балтийского морей и части Средиземного моря, а также материковые ветропарки, расположенные на территории Греции, Великобритании, Португалии, Германии, Польши, Ирландии. Крупные солнечные электростанции действуют на территории Испании, Италии, Греции, Португалии.

Европейская комиссия рассматривает водород как центральный элемент в планах декарбонизации индустрии Евросоюза (ЕС). Согласно планам ЕС, за период с 2020 по 2024 год установленная мощность электролизеров в ЕС должна составить 6 ГВт, а производство водорода на базе ВИЭ – свыше 1 млн т. В период с 2025 по 2030 годы суммарная мощность электролизеров должна соcтавить 40 ГВт, производство водорода – 10 млн т. В период с 2030 по 2050 годы производство водорода на базе электролиза воды должно обеспечивать потребность в энергии химической и металлургической промышленности стран Евросоюза [16]. Рост объема производства водорода на базе электролизеров требует наращивания мощностей по выпуску установок. Так, Германия в ближайшее десятилетие планирует десятикратное наращивание мощностей по выпуску электролизеров, а в Норвегии сооружается завод по производству установок ежегодной мощностью порядка 1 ГВт.

Европейская программа развития водородной энергетики

Способность водорода аккумулировать энергию в больших объемах и возможность его транспортировки по существующим системам газопроводов до мест энергопотреб-ления позволяет рассматривать водород как центральный элемент в планах Евросоюза по декарбонизации собственного энергетического хозяйства. Учитывая это, разработана схема развития водородной энергетики в ЕС, которая рассматривает возможность создания производства водорода в рамках программы построения водородной энергетики, называемой «2×40 ГВт». Программа предусматривает ввести к 2030 году мощности по производству водорода в размере по 40 ГВт:

• в странах ЕС: 6 ГВт для отраслей промышленного производства и 34 ГВт для энергетики;

• в Северной Африке и в Саудовской Аравии: 7,5 ГВт для промышленности и 32,5 ГВт для экспорта в Европу.

В основе программы построения водородной энергетики в ЕС лежит собственное производство электролизеров, которое совместно с существующими магистральной и распределительной газотранспортной сетями и подземными хранилищами газа (ПХГ) образуют гибкую и устойчивую систему энергоснабжения. В рамках этой программы доля водородной энергетики в структуре энергопотребления ЕС возрастет до 6 % в 2030 году и до 24 % в 2050 году.

Такие страны ЕС, как Германия и Испания, планируют ввести соответственно 5 и 4 ГВт мощности электролизных установок к 2030 году. В целом пять стран (Германия, Франция, Великобритания, Испания и Нидерланды) намерены ввести 22 ГВт мощности электролизных установок из намеченных 40 ГВт. Оставшиеся 18 ГВт приходятся на остальные страны ЕС.

В программе особое внимание уделяется необходимости создания структуры генерации на базе солнечной энергии на территории Северной Африки с подключением территории Аравии, поскольку здесь значительны потоки солнечной энергии на 1 м 2 поверхности. Кроме того, данные регионы могут предоставить под создание крупных СЭС необходимые им значительные территории, а наличие системы трубопроводов снимает остроту вопроса транспортировки водорода в Европу.

По своей сути рассматриваемый подход по созданию энергетической базы производства водорода повторяет проект Desert, по которому консорциум крупных европейских энергетических компаний рассматривал возможность сооружения крупных СЭС в заданном регионе с целью последующей передачи выработанной электроэнергии в Европу. Проект оценивается в 400 млрд долл. США. Планируемые к строительству СЭС в Аравии мощностью свыше 1 ГВт имеют проектные показатели стоимости производства энергии порядка 1,35–1,70 цент/кВт•ч. Примером может служить сооружаемый солнечный парк «Шейх Мухаммед бин Рашид аль-Мактум» мощностью 5 ГВт в Абу-Даби [5].

Стоимость транспортировки в ЕС водорода, полученного в Северной Африке и Аравии, по газотранспортным системам ниже, чем передача электроэнергии по ЛЭП, в 10–20 раз. Кроме того, при транспортировке водорода практически отсутствуют потери в сетях. Пропускная способность трубопровода, по которому передается водород, эквивалентна энергии 15–20 ГВт, тогда как по кабелю – 1–2 ГВт. Хранение водорода в соляных кавернах в 100 раз дешевле, чем в топливных элементах.

Инвестиции в расширение производство электролизеров оцениваются в 25–30 млрд евро, а с учетом затрат в ВЭС и СЭС общей мощностью 100–150 ГВт суммарные инвестиции в программу «2×40 ГВт» оцениваются в 300 млрд евро.

Транспортировка и хранение водорода

Одним из стимулов развития водородной энергетики в Европе является наличие разветвленной газотранспортной сети, наличие ПХГ в соляных кавернах и в отработанных газовых месторождениях. Примером может служить Гронингенское газовое месторождение в Нидерландах, которое выводится из эксплуатации в 2022 году. Следует отметить, что наиболее благоприятные условия развития водородной энергетики имеются в Германии с ее разветвленной газотранспортной сетью протяженностью 5 900 км и наличием соляных каверн в промышленных зонах Гамбурга, Эссена, Ганновера и Франкфурта.

Хранение водорода в соляных кавернах, как правило, осуществляется при давлении 20 бар. Так, хранение 6 000 т водорода (эквивалентно 240 ГВт•ч) стоит порядка 100 млн евро, включая затраты на транспорт и оборудование (компрессоры, запорное оборудование и т. п.). На территории Европы возможно создание хранилищ водорода во Франции, Боснии и Герцоговине, Дании, Испании, Польше, Норвегии, Великобритании, Германии, Нидерландах, Греции, Румынии.

Следует отметить, что в Норвегии все потенциальные хранилища водорода размещаются под морским дном. Для Великобритании, Нидерландов, Дании возможны материковые хранилища водорода и под морским дном. Для Франции, Испании, Португалии, Боснии и Герцеговины и Румынии возможны материковые хранилища водорода.

Развитие водородной энергетики в разных странах мира

Наряду с ЕС большое внимание развитию водородной энергетики уделяют Китай, США, Корея, Австралия, Канада, Япония, которая перевела на водород энергоснабжение структуры Олимпийских игр 2020 года, включая транспорт. Все промышленно развитые страны в стратегии развития водородной энергетики сделали выбор в пользу технологии электролиза воды.

Эта технология обеспечивает синергетический эффект за счет максимального снижения выбросов вредных веществ в атмосферу как при производстве водорода, так и при выработке электроэнергии, используемой для процесса электролиза на базе ВЭС и СЭС.

Особенностью построения безуглеродной (zero carbon) энергетики в промышленно развитых странах является наличие промежуточного периода 2020–2030 годов, когда предусматривается интенсификация совместного сжигания водорода с природным газом.

Совместное сжигание водорода и природного газа

В США работы по совместному сжиганию водорода с природным газом проводит компания General Electric, в Японии Mitsubishi, в Германии Siemens, в Италии Ansaldo Energia. Интерес к совместному сжиганию водорода и природного газа на газотурбинных установках (ГТУ), который проявляют крупные электротехнические фирмы, связан с тем, что указанные фирмы являются производителями ГТУ мощностью 100 МВт и выше.

Так, в рамках программы перехода на энергетику zero carbon в штате Калифорния была разработана дорожная карта до 2045 года, по которой на начальном этапе предусматривается совместное сжигание природного газа и водорода, получаемого на базе ВИЭ.

В связи с этим в мае 2019 года было подписано соглашение между фирмами Mitsubishi и Magnum Development о создании энергетического хаба, включающего установки возобновляемой энергетики в Калифорнии и сооружение в соляных кавернах крупного ПХГ водорода стоимостью 1 млрд долл. США и мощностью 1 ГВт [6].

Выбор в качестве партнера фирмы Mitsubishi связан с тем, что она имеет опыт совместного сжигания водорода и природного газа на 29 ГТУ с числом часов работы ГТУ 3 149 941. ГТУ при доле водорода в составе смеси:

  • до 20 % проработали 254 411 ч;
  • от 20 до 40 % – 974 656 ч;
  • от 40 до 60% – 1 261 801 ч;
  • от 60 до 80 % – 188 332 ч;
  • 80% – 402 800 часов.

Фирма Mitsubishi планирует запустить в работу ГТУ со 100 %-ный сжиганием водорода в 2045 году.

Сооружаемая в штате Огайо серийная ГТУ мощностью 485 МВт фирмы General Electric в состоянии без модернизации сжигать смесь с содержанием 20 % водорода с возможностью перевода на 100 %-ное сжигание водорода после модификации турбины и камеры сгорания. Выпускаемые фирмой газовые турбины работают с содержанием водорода от 50 до 60 % в смеси на 75 ГТУ [7].

В Германии рассматривается использование смеси водорода и природного газа на ГТУ с содержанием водорода от 40 до 60 % в смеси. В Нидерландах модернизируется ГТУ мощностью 440 МВт для сжигания смеси, где на долю водорода приходится 30 %. Запуск установки намечен в 2023 году. При этом отмечается, что для повышения температуры газа на входе в турбинную секцию до 1 650 °C требуется жаропрочная сталь, что удорожает стоимость ГТУ.

Совместное сжигание водорода и природного газа способствует снижению объема выбросов вредных веществ в атмосферу. Так, по данным Управления информации в энергетике США 90 (US EIA), выбросы углекислого газа при 100 %-ном сжигании природного газа составляют 340 г/кВт•ч. Выбросы углекислого газа при сжигании смеси водорода и природного газа в соотношении соответственно:

• 30 и 70 % составляют 305 г/кВт•ч,

• 50 на 50 % – 272 г/кВт•ч,

• 80 на 20 % – 153 г/кВт•ч.

Технологии декарбонизации

Для достижения экологически чистого производства электроэнергии при сжигании смеси водорода и природного газа необходимо использование технологии улавливания и хранения углекислого газа (CCS).

Примером может служить проект создания энергетического хаба Humber Region на восточном побережье Великобритании, где сосредоточены ТЭС Drax, сжигающая древесные пеллеты, и предприятия, использующие водород в технологических целях. Для производства водорода используют метод парового риформинга метана, пар подается от ТЭС. Образующийся углекислый газ в соотношении 10 т на 1 т получаемого водорода закачивается в отработанные газовые пласты на дне Северного моря. Объем закачиваемого углекислого газа составит 18,3 млн т в год [8].

Для масштабного развития водородной энергетики в Евросоюзе был создан Альянс производителей водорода, который понимает, что производство водорода только на базе электролиза воды не в состоянии на 100 % обеспечить реализацию цели снижения выброса углекислого газа к 2050 году, поэтому считает необходимым применение существующих технологий производства водорода и технологии улавливания и хранения углерода.

Акцент на водород как основной элемент декарбонизации энергетического хозяйства формирует новый подход к финансированию. Примером может служить Европейский инвестиционный банк (EIB), который в своем инвестиционном портфеле выделяет 1 трлн евро на зеленые проекты в период до 2030 года. Банк полностью прекращает финансирование в нефтегазовую отрасль к концу 2021 года, в сооружение аэропортов к концу 2022 года, а к 2025 году половину своих активов ориентирует на зеленые проекты [17].

По оценке консалтинговой компании Bloomberg NEF, водород, будучи основным элементом в решении проблемы zero carbon в мире, сформирует рынок в размере 700 млрд долл. США к 2050 году, из которых на долю Европы придется 550 млрд долл. США, а остальное – на Китай, Японию, Корею и США.

Программы развития водородной энергетики некоторых стран мира

Австралия проявляет большие амбиции: там создается энергетический хаб ветро- и гелиоэнергетических установок общей мощностью 15 ГВт, из которых 12 ГВт предназначены для производства водорода. Согласно проекту, к 2027 году к работе приступят электролизные установки общей мощностью 1 ГВт. В рамках программы развития водородной энергетики правительство Австралии выделило 191 млн долл. США на решение задачи снижения затрат на производство водорода до 1,3 долл. США за 1 кг водорода, что сделает его конкурентоспособным по сравнению с другими энергоносителями.

Во Франции намечен ввод электролизеров мощностью 760 МВт, который будет реализован в три этапа:

• к 2023 году электролизеры будут питаться от СЭС мощностью 120 МВт, что обеспечит производство водорода в количестве 306 т;

• к 2026 году мощность СЭС составит 440 МВт, что обес-печит выработку водорода в количестве 3 360 т;

• к 2030 году мощность СЭС составит 900 МВт, что обес-печит выработку водорода в количестве 11 500 т.

Страна планирует установить электролизеры суммарной мощностью 6,5 ГВт к 2030 году, что потребует инвестиций в размере 7 млрд евро.

В Нидерландах намечен к реализации проект North H2, по которому предусматривается подача мощности 750 МВт для электролизеров от оффшорных ветропарков, расположенных в Северном море. Начало производства водорода намечено в 2027 году, полное завершение проекта в 2040 году.

Проект North H2 конкурентоспособен при стоимости электроэнергии для электролизеров не свыше 3 евроцент/кВт•ч. Проект осуществляется в рамках решения правительства Нидерландов по снижению вредных выбросов в стране на 95 % к 2040 году. Достижению поставленной цели также будет служить вводимый налог в размере 125 евро за 1 т углекислого газа.

Налоговый маневр способствует минимизации стоимости производства водорода. Так, для достижения стоимости производства водорода 1 долл. США за 1 т водорода необходимо установить налог на углекислый газ в размере 50 долл. США для металлургии, 60 долл. США для цементной промышленности, 90 долл. США для алюминиевой и стекольной промышленности и 145 долл. США для судоходства [11].

В Великобритании рассматривается проект перевода энергоснабжения бытового потребителя, на долю которого приходится 30 % от суммарных выбросов углекислого газа, на водород. В качестве пилотного проекта рассматривается перевод энергоснабжения 3,7 млн домовладений в городах Манчестер, Ливерпуль, Бредфорд, Лидс и других на водород, начиная с 2028 года, с доведением количества домовладений до 12 млн к 2050 году [13].

Наряду с этим в Великобритании реализуется инновационный проект, по которому в 2026 году намечен пуск в коммерческую эксплуатацию плавучей платформы, где будут размещены ветрогенератор и солнечные панели как источники электроэнергии для установки электролиза предварительно очищенной от соли морской воды, а также аварийные источники электропитания [14].

В Италии министерство промышленности в рамках национальной стратегии развития водородной энергетики отмечает необходимость инвестирования 12 млрд долл. США в сооружение электролизеров мощностью 5 ГВт, питаемых от ВИЭ. Это позволит довести долю водорода в энергобалансе страны до 2 % к 2030 году и снизить выбросы углекислого газа на 8 млн т. К 2050 году доля водорода в энергобалансе должна составить 20 %. По оценке правительства, водородная энергетика обеспечит появление более 200 тыс. рабочих мест [15].

Япония в соответствии с принятой в 2017 году программой развития водородной энергетики в марте 2020 года начала строительство на севере страны завода по производству водорода мощностью 10 ГВт. Также планируется создать коммерческую сеть энергоснабжения на базе водорода к 2030 году. В рамках программы предполагается ежегодно импортировать жидкий водород в объеме 300 тыс. т для генерации энергии. Для этого будут использованы специальные суда для перевозки водорода из Брунея и Австралии. К выполнению программы построения водородной энергетики подключаются крупнейшие компании страны, такие как Toyota, которая совместно с восемью другими компаниями создала национальную ассоциацию по формированию энергоснабжающей системы на базе водорода.

На развитие водородной энергетики правительство страны выделяет в предстоящем финансовом году 800 млн долл. США [18].

Китай заявил в сентябре 2020 года о построении энергетики zero carbon к 2060 году. Страна планирует производство водорода на базе установок возобновляемой энергетики в регионе Внутренная Монголия. Страна, являясь производителем электролизеров, возводит еще один завод мощностью 830 МВт.

Корея в планах построения экономики zero carbon к 2050 году выделяет водород как экологически чистый энергоресурс для обеспечения энергией бытового потребителя и транспорта. В рамках программы развития водородной энергетики планируется к 2021 году увеличить число автотранспорта на водороде на 116 тыс. ед., а к 2025 году довести их количество до 1 130 тыс. ед. Для развития сети водородных заправочных станций планируется инвестировать 7,1 млрд долл. США. К этому периоду планируется построить 230 тыс. зданий, энергоснабжение которых будет основано на водороде. Для выполнения поставленных целей ставится задача довести мощность установок возобновляемой энергетики до 42,7 ГВт по сравнению с 12,7 ГВт в 2019 году.

В США, по оценке компании McKinsey, доля водорода в энергобалансе страны к 2050 году достигнет 14 %. Уже к 2030 году рынок водорода составит 140 млрд долл. США, а число соответствующих рабочих мест – 700 тыс. Лидером рынка в стране является Калифорния, на дорогах которой в настоящее время 7 500 автомобилей на водороде, и ожидается, что их количество к 2039 году возрастет до 50 тыс. Это потребует наличия 1 000 водородных заправочных станций.

В штате к 2023 году будут завершены проекты в области водородной энергетики общей стоимостью 230 млн долл. США. В создание водородной инфраструктуры необходимы инвестиции в размере 10 млрд долл. США. В Неваде сооружается завод по производству водорода с вводом в эксплуатацию в 2021 году. Инвестиции в проект составляют 150 млн долл. США [19].

Особенностью программ развития водородной энергетики является активное участие крупных нефтегазовых компании в мероприятиях по вытеснению из энергетических балансов природного углеводородного сырья.

Примером может служить British Petroleum (ВР), которая участвует в проекте сооружения завода по производству водорода в Австралии, где на первом этапе предусмотрен пуск пилотной установки производительностью 20 тыс. т водорода с последующим выходом на проектный показатель 1 млн т.

На северо-востоке Великобритании ВР сооружает завод по производству водорода на базе переработки природного газа. Фирма Shell строит завод по производству водорода для его поставки на металлургический завод фирмы Arselor Mital в Гамбурге. Одним из инновационных проектов в области водородной энергетики является проект ZEED (Zero Emission Energy Distribution at Sea), котором участвует крупная газовая компания Equinor наряду с Wartsila, DFDS, Greg Star и другими [20]. Согласно проекту предусматривается создание хаба в Северном море вблизи маршрутов движения судов. Энергетический хаб, состоящий из оффшорных ветропарков, включающих ветрогенераторы мощностью 12 МВт, подает электроэнергию на плавучие установки электролиза предварительно очищенной морской воды для производства водорода в объеме, достаточном для загрузки судна. Получаемый водород загружается прямо в море в танкеры по перевозке сжиженного газа без существенной их модернизации. Получаемый водород может быть использован в качестве топлива на судах каботажного плавания и на маломерных судах. Так, в Норвегии запускается проект обслуживания оффшорных ветропарков судами на водородном топливе. Во Франции планируется пустить круизные суда на водороде по реке Рона [21].

Развитие водородной энергетики в России

Внимание к водороду со стороны промышленно развитых стран мира, входящих в первую десятку, как к экологически чистому энергоресурсу ввиду отсутствия вредных выбросов и выделение его как центрального элемента построения безуглеродной энергетики не могли не вызвать интерес к водороду со стороны России – страны со статусом энергетической державы. Распоряжением Правительства РФ от 12 октября 2020 года № 2634-р (далее – Распоряжение) утвержден план «Развитие водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года». План формулирует необходимые мероприятия с указанием сроков их исполнения:

1. Стратегическое планирование и мониторинг развития водородной энергетики (первый квартал 2022 года, далее – ежегодно).

2. Мероприятия по стимулированию и государственной поддержке развития водородной энергетики (второй квартал 2021 года).

3. Формирование производственного потенциала водородной энергетики (второй квартал 2021 года).

4. Реализация приоритетных пилотных проектов в области водородной энергетики, которые включают:

• создание установок производства водорода без выбросов углекислого газа (2024 год);

• производство низкоуглеродного водорода на объектах добычи газа и переработки углеводородного сырья (2023 год);

• изготовление и испытание ГТУ на метано-водородном топливе (2024 год);

• создание опытного образца железнодорожного транспорта на водороде (2024 год);

• производство водорода с использованием АЭС (2023 год).

5. Научно-техническое развитие и разработка высокотехнологичных решений (2024 год).

6. Совершенствование нормативно-правовой базы и системы национальной стандартизации (2024 год).

7. Развитие кадрового потенциала (2024 год).

8. Развитие международного сотрудничества, которое включает:

• формирование в зарубежных странах репутации РФ как поставщика экологически чистого водорода без выбросов СО2. (2024 год);

• продвижение российских технологий водородной энергетики на международных рынках (2024 год).

Анализ мероприятий плана указывает на начальный этап долгосрочной работы по построению водородной энергетики в России на основе существующей базы.

Отличие российской стратегии развития водородной энергетики от стратегии других стран

В Распоряжении четко прописана стратегия развития водородной энергетики на данном этапе, которая по ряду положений отличается от стратегии развития водородной энергетики других промышленно развитых стран.

Раздел 4

• В разделе 4 указывается, что производство водорода осуществляется с использованием АЭС. Это в корне отличает российскую программу развития водородной энергетики от других, где производство водорода без выброса СО2 осуществляется с использованием установок возобновляемой энергетики. Акцент на использование АЭС как энергетической базы производства чистого водорода с использованием электролизеров объясним в силу отсутствия необходимости масштабного развертывания установок возобновляемой энергетики, так как АЭС обеспечивают синергетический эффект при производстве водорода, подобный тому, что имеет место при использовании установок возобновляемой энергетики.

• Также отмечается необходимость создания опытного образца железнодорожного транспорта на водороде, что подчеркивает приоритет данного вида транспорта по сравнению с автомобильным, который является одним из основных загрязнителей атмосферы.

Приоритет железнодорожного транспорта связан с тем, что Россия обладает самой большой сетью железных дорог в мире, где использование водорода обеспечит значительное снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, тогда как промышленно развитые страны обладают огромным парком автомобильного транспорта, что и предопределяет массовый переход автомобилей на водород в перспективе. Различие приоритетов использования водорода на транспорте указывает на отличия в стратегии развития водородной энергетики России и других стран.

Раздел 8

Еще одним отличием является мероприятие по формированию в зарубежных странах репутации России как поставщика экологического водорода без выбросов СО2, тогда как в программах развития водородной энергетики промышленно развитых стран делается акцент на коммерциализацию водородной энергетики, повышение ее конкурентоспособности по сравнению с другими энергоносителями, что расширяет водородный рынок, который, по оценке экспертов, может составлять на перспективу 700 млрд долл. США.

Место России на водородном рынке указывает на способность страны соответствовать современному тренду построения безуглеродной энергетики, расширяет экспортную базу, соизмеримую с ведущими позициями экспорта, а также характеризует страну как надежного поставщика экологически чистого энергоресурса.

Общим для всех программ стран, развивающих водородную энергетику, является достижение цели по сдерживанию повышения температуры на планете Земля (не свыше 1,5° по Цельсию к концу ХХI века), которая была принята на Парижском саммите в декабре 2015 года.

Литература

  1. https://www.euractiv.com/.
  2. https://hydrogeneurope.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Europe_2x40%20GW%20Green%20H2%20Initative%20Paper.pdf.
  3. https://www.utilitydive.com/news/wind-remains-cheaper-but-solars-costs-are-falling-faster-lazard-finds/587759/.
  4. https://portal.tpu.ru/portal/page/portal/www.
  5. https://www.greentechmedia.com/articles/read/worlds-largest-solar-project-will-also-be-worlds-cheapest.
  6. https://www.greentechmedia.com/articles/read/mega-projects-help-double-green-hydrogen-pipeline-in-just-five-months.
  7. https://www.utilitydive.com/news/hydrogen-is-having-a-moment-and-power-generation-is-leading-the-way/587958/.
  8. https://www.greentechmedia.com/articles/read/shell-exploring-worlds-largest-green-hydrogen-project.
  9. https://www.woodmac.com/news/editorial/the-future-for-green-hydrogen/.
  10. https://www.woodmac.com/reports/energy-markets-executive-summary-green-hydrogen-production-landscape-projects-and-costs-392370.
  11. https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-11-01/-hydrogen-wars-pit-europe-v-china-for-700-billion-business.
  12. https://www.businessgreen.com/news/4023209/government-targets-million-uk-green-jobs-2030.
  13. https://www.euractiv.com/section/energy/opinion/making-europes-hydrogen-economy-a-reality/
  14. https://www.greentechmedia.com/articles/read/orsted-among-the-winners-as-uk-backs-hydrogen-demos.
  15. https://www.hydrocarbonprocessing.com/news/2020/11/italy-drafts-guidelines-for-national-hydrogen-strategy.
  16. https://www.euractiv.com/.
  17. https://www.climatechangenews.com/2020/11/12/eib-approves-e1-trillion-green-investment-plan-become-climate-bank/.
  18. https://www.reuters.com/article/us-japan-energy-hydrogen/japan-aims-to-set-up-commercial-hydrogen-fuel-supply-chain-by-2030-idUSKBN2700PM.
  19. https://www.theguardian.com/environment/2020/nov/11/climate-heroes-the-countries-pioneering-a-green-future.
  20. https://www.maritimemanual.com/abb-showcases-floating-filling-station-bunkering-zero-emission-fuel-sea/.
  21. https://www.investing.com/news/stock-market-news/first-wave-of-ships-explore-green-hydrogen-as-route-to-net-zero-2337060.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №3'2021



Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте