зеленый водород в россии миф или реальность
Проблема зеленого водорода, о которой никто не говорит
Гигаватт за гигаваттом зеленой водородной мощности планируется построить в Европе, Азии и Австралии. По мнению сторонников этой технологии, зеленый водород — тот, который вырабатывается электролизом на солнечных батареях, ветре и других возобновляемых источниках энергии, — является лучшим способом обезуглероживания тяжелых загрязнителей окружающей среды. Сейчас много говорят о снижении стоимости солнечной и ветровой энергии и о том, как они очень скоро сделают зеленый водород жизнеспособным. Кажется, никто не хочет говорить о воде. Электролиз — это процесс расщепления воды на составляющие элементы — водород и кислород — с помощью электрического тока. Этот процесс осуществляется в установке, называемой электролизером. Когда сторонники водорода говорят о блестящем будущем технологии, они сосредотачиваются на затратах, связанных с электричеством, необходимым для электролиза. Но для электролиза, кроме электричества, нужна вода.
Тонны воды — буквально.
Для производства одной тонны водорода путем электролиза требуется в среднем девять тонн воды. Но чтобы получить эти девять тонн воды, недостаточно просто перенаправить течение ближайшей реки. Вода, которую электролизер расщепляет на составные элементы, требует очистки.
В свою очередь, процесс очистки воды довольно расточителен. Системам очистки воды обычно требуется около двух тонн загрязненной воды для производства одной тонны очищенной воды. Другими словами, на одну тонну водорода на самом деле нужно не девять, а 18 тонн воды. С учетом потерь соотношение приближается к 20 тоннам воды на 1 тонну водорода.
Говоря об очистке воды, химики-органики объясняют, что самый простой способ сделать это — дистиллировать. Этот метод дешев, потому что для него требуется только электричество, но он не быстрый. Что касается стоимости электроэнергии, то для дистилляции литра воды требуется 2,58 мегаджоулей энергии, что в среднем составляет 0,717 кВтч.
На первый взгляд это не так уж и много, но давайте посмотрим, как все выглядит в большем масштабе. Германия — страна с самыми амбициозными планами в отношении зеленого водорода. Стоимость электроэнергии для небытовых потребителей в Германии в прошлом году составляла в среднем 0,19 доллара (0,16 евро) за кВтч. Таким образом, при уровне потребления энергии 0,717 кВтч перегонка литра воды будет стоить 0,14 доллара (0,1147 евро). За тонну воды это будет 135,14 доллара (114,72 евро).
Однако для производства одной тонны водорода для электролиза требуется 18 тонн воды, не считая потерь во время процесса. Это означает, что стоимость очистки воды для производства тонны водорода составит 2432 доллара (2065 евро). Это основано на предположении, что вода будет очищаться самым дешевым из доступных методов. Существуют и другие, гораздо более быстрые, но более дорогие методы с использованием ионообменных смол или молекулярного сита. Другие альтернативы дистилляции, по мнению химиков, на данном этапе ненадежны.
Таким образом, обеспечение правильного типа воды для гидролиза стоит денег, и хотя 2400 долларов за тонну водорода могут показаться не такими уж большими, стоимость очистки воды — не единственные связанные с водой расходы в технологии, которая направлена на получение водорода из возобновляемых источников. Вода, подаваемая в электролизер, не только чистая, но и транспортируется к нему.
Транспортировка тонны за тонной воды к месту установки электролизера означает большие затраты на логистику. Чтобы их сократить, имеет смысл выбрать место, где много воды, например, у реки или моря, или, в качестве альтернативы, рядом с водоочистными сооружениями. Это ограничивает выбор мест, подходящих для крупных электролизеров. Но поскольку электролизер, чтобы быть экологически чистым, должен получать энергию от возобновляемых источников энергии, он также должен располагаться поблизости от солнечной или ветряной электростанции. Их, как мы знаем, невозможно построить где-либо; солнечные фермы наиболее рентабельны в местах с большим количеством солнечного света, а ветряные электростанции лучше всего работают в местах с сильным ветром.
Излишне говорить, что эти места, как правило, не расположены близко к водным путям, за исключением морского ветра, который кажется идеальным для производства зеленого водорода. К сожалению, морской ветер также является наиболее затратной формой из трех возобновляемых источников — солнечной энергии, берегового ветра и морского ветра — обычно упоминаемых в контексте производства зеленого водорода. По данным Rystad Energy, капитальные затраты на оффшорную ферму в два раза выше, чем у ее наземного аналога, и в четыре раза выше, чем затраты на сопоставимую солнечную установку.
Не все затраты, связанные с производством водорода из возобновляемых источников энергии, являются затратами на эти возобновляемые источники энергии. Вода — это товар, в котором нуждается этот процесс, и немного странно, что никто, кажется, не хочет обсуждать стоимость воды.
Возможно, стоимость водоснабжения, хранения и очистки незначительна по сравнению с другими затратами, которые необходимо решить в первую очередь. Тем не менее, это фактические затраты, которые следует добавить к общей сумме при оценке того, насколько далеко продвинулась технология производства водорода из возобновляемой электроэнергии и насколько она стала жизнеспособной.
На данный момент эксперты, похоже, единодушны в том, что это нежизнеспособно — не без значительной государственной поддержки.
Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter
Сумеет ли российский зелёный водород «прорубить окно в Европу»?
3 марта прошла онлайн-конференция «Зелёный водород в России – миф или реальность?», главной целью которой стала консолидация участников водородного рынка по ключевым вопросам. Прежде всего, участников волновали вопросы перспективы экспорта водорода в Европу, а также реальность перспективы выхода России в число стран-лидеров по добыче возобновляемой энергии. Еще одной важной темой повестки стал диалог власти и бизнеса, которым вместе предстоит отвечать на вопросы, которые ставит перед отраслью время. Конференция вызвала большое внимание аудитории – ее зрителями стали около трёхсот человек – участников отрасли. Ассоциация же, как и всегда, профессионально подошла к выбору участников, пригласив к участию опытных профессионалов ветроиндустрии.
Открывавший конференцию первый заместитель председателя комитета Государственной Думы Валерий Селезнев отметил очевидный рост интереса к водородной тематике в последние годы, но выразил осторожность в нынешних возможностях экспорта, отметив риск повторения судьбы «Северного потока». Генеральный директор «Vestas Russia» (Член РАВИ) Кимал Юсупов, в свою очередь, отметил снижение приведенной стоимости Квт∙ч электрической энергии ветроэлектростанци на 63% в течение последних десяти лет в мире. Такое изменение цены делает ветро и солнечную энергетики основным источником энергии для производства «зеленого водорода». Развитие ветроэнергетики способствует и достижению целей дорожной карты Европейского Союза по обеспечению 24% национального потребления энергии в 2050 году за счет водорода.
Главным участником рынка в ближайшие годы может стать Китай. В планах страны в ближайшие годы производить более 300 ГВ зеленой энергии, которые должны составить около трети от всего объёма. Участники конференции сошлись во мнении о том, что, оценив положительный опыт запада, Россия должна увеличивать количество возобновляемых источников энергии. За счёт прироста источников в течение обозримого времени выход на европейский рынок экспорта должен стать не отдалённой фантазией, а реальной областью, стимулирующей развитие отрасли. С концепцией также согласился Даниил Соломонов, генеральный директор находящегося в ленобласти «Siemens Gamesa» – предприятия, занимающегося производством и установкой ветрогенераторов. Компания «Siemens Gamesa» (Член Рави) играет важнейшую роль в энергетичесокм переходе, инвестируя в потенциал зелёного водорода для декарбонизации транспорта и тяжёлой промышленности. О том, что декарбонизация – одно из приоритетных направлений развития подчеркнул и представитель отечественной компании НОВАТЭК. Также в конференции приняла участие АО «Корпорация развития Ульяновской области». Регион намеревается стать одним из лидеров по добыче зелёного водорода в России. Алина Абитова, заместитель генерального директора Корпорации развития отметила: «Для нашего региона проекты ВИЭ и «зелёный» водород в частности – не просто не миф, это наша инвестиционная политика. В этом году мы начинаем строительство солнечной станции мощностью 19,6 МВт, пишем стратегию, прорабатываем обновление законодательства о целевой поддержке отрасли». По ее словам, к 2025 году в ВИЭ в регионе должно работать 900 человек.
Некоторые участники дискуссии сетовали на отсутствие свободных энергетических мощностей для создания производства зеленого водорода. В этой связи весьма уместным был доклад о проектируемом ветропарке в Ленинградской области – «ВЭС Свирица», расположенного на берегу Ладожского озера. Нахождение ветропарка вблизи пресной воды – необходимого источника выработки водорода. Ветропарк имеет очень выгодное логистическое расположение – рядом с морскими путями и федеральной трассой Москва-Мурманск, что удешевляет в перспективе доставку в Европу.
Вопрос заинтересованности германской стороны в импорте зелёного водорода подтвердил эксперт по энергетическому топливу и водороду «Dena» Кристоф Мёнцель. В представленной презентации он отметил, что Европа готова инвестировать в водородный бизнес 430 миллиардов евро в отрасль. На прямой вопрос о том, когда Германия захочет приобретать российский водород эксперт заявил, что в данный момент страна развивает национальные мощности, но для расширения их в поиске партнёров и в перспективе страна рассчитывает на сотрудничество с Россией.
Отдельное внимание было уделено роли традиционных энергетических компаний в декарбонизации. Старший менеджер по поставкам газа и развитию газового бизнеса в «Uniper Global Commodities SE» Д-р Григорий Шевченко подчеркнул, что незаменимым при этом является опыт управления энергетическими активами, а также понимание, каким образом
работает цепочка создания стоимости от производства ресурсов до их потребления. «Полная декарбонизация невозможна без водорода, но природный газ еще долго будет играть важную роль». По его словам, закупки водорода за пределами Европы – необходимый элемент для достижения целей по развитию европейской водородной экономики; многие вопросы пока открыты, но «Uniper» работает с российским нефтегазовым сектором, техническими партнерами, законодательными органами и потенциальными клиентами, чтобы их решить.
Итоги онлайн-конференции «Зелёный водород в России – миф или реальность?»
В начале марта прошла онлайн-конференция «Зелёный водород в России – миф или реальность?», главной целью которой стала консолидация участников водородного рынка по ключевым вопросам. Прежде всего, участников волновали вопросы перспективы экспорта водорода в Европу, а также реальность перспективы выхода России в число стран-лидеров по добыче возобновляемой энергии. Еще одной важной темой повестки стал диалог власти и бизнеса, которым вместе предстоит отвечать на вопросы, которые ставит перед отраслью время. Конференция вызвала большое внимание аудитории – ее зрителями стали около трёхсот человек – участников отрасли. Ассоциация же, как и всегда, профессионально подошла к выбору участников, пригласив к участию опытных профессионалов ветроиндустрии.
Открывавший конференцию первый заместитель председателя комитета Государственной Думы Валерий Селезнев отметил очевидный рост интереса к водородной тематике в последние годы, но выразил осторожность в нынешних возможностях экспорта, отметив риск повторения судьбы «Северного потока». Генеральный директор «Vestas Russia» (Член РАВИ) Кимал Юсупов, в свою очередь, отметил снижение приведенной стоимости Квт∙ч электрической энергии ветроэлектростанци на 63% в течение последних десяти лет в мире. Такое изменение цены делает ветро и солнечную энергетики основным источником энергии для производства «зеленого водорода». Развитие ветроэнергетики способствует и достижению целей дорожной карты Европейского Союза по обеспечению 24% национального потребления энергии в 2050 году за счет водорода.
Главным участником рынка в ближайшие годы может стать Китай. В планах страны в ближайшие годы производить более 300 ГВ зеленой энергии, которые должны составить около трети от всего объёма. Участники конференции сошлись во мнении о том, что, оценив положительный опыт запада, Россия должна увеличивать количество возобновляемых источников энергии. За счёт прироста источников в течение обозримого времени выход на европейский рынок экспорта должен стать не отдалённой фантазией, а реальной областью, стимулирующей развитие отрасли. С концепцией также согласился Даниил Соломонов, генеральный директор находящегося в ленобласти «Siemens Gamesa» – предприятия, занимающегося производством и установкой ветрогенераторов. Компания «Siemens Gamesa» (Член Рави) играет важнейшую роль в энергетичесокм переходе, инвестируя в потенциал зелёного водорода для декарбонизации транспорта и тяжёлой промышленности. О том, что декарбонизация – одно из приоритетных направлений развития подчеркнул и представитель отечественной компании НОВАТЭК. Также в конференции приняла участие АО «Корпорация развития Ульяновской области». Регион намеревается стать одним из лидеров по добыче зелёного водорода в России. Алина Абитова, заместитель генерального директора Корпорации развития отметила: «Для нашего региона проекты ВИЭ и «зелёный» водород в частности – не просто не миф, это наша инвестиционная политика. В этом году мы начинаем строительство солнечной станции мощностью 19,6 МВт, пишем стратегию, прорабатываем обновление законодательства о целевой поддержке отрасли». По ее словам, к 2025 году в ВИЭ в регионе должно работать 900 человек.
Некоторые участники дискуссии сетовали на отсутствие свободных энергетических мощностей для создания производства зеленого водорода. В этой связи весьма уместным был доклад о проектируемом ветропарке в Ленинградской области – «ВЭС Свирица», расположенного на берегу Ладожского озера. Нахождение ветропарка вблизи пресной воды – необходимого источника выработки водорода. Ветропарк имеет очень выгодное логистическое расположение – рядом с морскими путями и федеральной трассой Москва-Мурманск, что удешевляет в перспективе доставку в Европу.
Вопрос заинтересованности германской стороны в импорте зелёного водорода подтвердил эксперт по энергетическому топливу и водороду «Dena» Кристоф Мёнцель. В представленной презентации он отметил, что Европа готова инвестировать в водородный бизнес 430 миллиардов евро в отрасль. На прямой вопрос о том, когда Германия захочет приобретать российский водород эксперт заявил, что в данный момент страна развивает национальные мощности, но для расширения их в поиске партнёров и в перспективе страна рассчитывает на сотрудничество с Россией.
Отдельное внимание было уделено роли традиционных энергетических компаний в декарбонизации. Старший менеджер по поставкам газа и развитию газового бизнеса в «Uniper Global Commodities SE» Д-р Григорий Шевченко подчеркнул, что незаменимым при этом является опыт управления энергетическими активами, а также понимание, каким образом
работает цепочка создания стоимости от производства ресурсов до их потребления. «Полная декарбонизация невозможна без водорода, но природный газ еще долго будет играть важную роль». По его словам, закупки водорода за пределами Европы – необходимый элемент для достижения целей по развитию европейской водородной экономики; многие вопросы пока открыты, но «Uniper» работает с российским нефтегазовым сектором, техническими партнерами, законодательными органами и потенциальными клиентами, чтобы их решить.
Зелёный элемент. Как мир переходит на водород и чем это грозит России
Однако на пути к «зелёному» водородному будущему немало помех. «Секрет фирмы» разобрался, кто и как уже внедряет новые технологии и не останется ли Россия на обочине этого тренда.
Водород везде — от Lada Kalina до самолётов для British Airways
Через 10 лет в Европе должно быть не менее 30 млн автомобилей с нулевым уровнем выбросов, а к 2050 году безвредными для экологии должны стать почти все машины, включая грузовики и автобусы. А также авиация и морской транспорт. Об этом говорится в «стратегии устойчивой и умной мобильности» Евросоюза.
Речь идёт не только про электротранспорт. Предполагается, что заметная часть машин будет работать на водороде. Точнее, на водородных топливных элементах, где вырабатывается электроэнергия, которая и приводит в движение мотор.
Эра такого транспорта началась: в феврале в Мадриде запустили первый автобус на водородном топливе, а власти Лондона уже объявили, что городской транспорт полностью перейдёт на водород в 2037 году.
Многие автоконцерны разрабатывают и даже уже выпускают водородные модели: Toyota (Mirai), Honda (Clarity), Hyundai (Nexo), Mercedes-Benz (GLC F-Cell, по необходимости заряжается от розетки), BMW (X5 i Hydrogen Next).
У отечественного автопрома есть подобные разработки: в 2019 году «АвтоВАЗ» представил прототип водородного автомобиля на базе Lada Kalina. В течение года разработчики должны были создать опытный образец, но с тех пор о проекте информации нет.
Килограмм водорода даёт примерно в три раза больше энергии, чем сопоставимое количество дизельного топлива или бензина.
Тенденция заметна и в грузовом сегменте: в конце 2020 года Hyundai начал поставлять клиентам первые водородные грузовики, а в России фирма «Эвокарго» представила беспилотный электрогрузовик, который можно заправлять водородом.
«Технология водородных топливных элементов открывает потенциал для полётов крупных самолетов на большие расстояния, а это означает, что она может масштабироваться, чтобы предложить эффективную альтернативу реактивному керосину без выбросов. Водород также может обеспечить снижение затрат на топливо и техническое обслуживание», — объяснил «Секрету» вице-президент по Европе ZeroАvia Сергей Киселев.
Пока рынок сдержанно принимает водородные новинки
Это демонстрирует история с автомобилями Toyota Mirai. Их серийно выпускают с 2014 года, основные рынки — США и Япония. В 2020 году вышла модель второго поколения, стоимость начинается с 5 млн рублей. Toyota надеялась продавать по 30 000 автомобилей Mirai, но спрос в 10 раз меньше — из-за плохо развитой инфраструктуры. В США, например, всего около 10 водородных заправок, в Германии – свыше 50.
В России и вовсе одна водородная АЗС. Её открыли в подмосковной Черноголовке летом 2020 года при участии одного из немногих российских владельцев Toyota Mirai Владимира Седова. Правда, на заправке не смогли даже полностью заправить авто — не хватило давления (нужно 700 атмосфер, а на подмосковной АЗС всего 500). Ранее Владимир на свои деньги запускал подобную станцию в родном Красноярске — и потратил на это более 10 млн рублей (при том что автомобиль ему обошёлся в 7 млн).
Проблемы с инфраструктурой, похоже, не останавливают правительство Санкт-Петербурга: осенью 2020 года там задумались, как перевести каршеринг на водородное топливо: компания Hyundai готова предоставить свои автомобили для пилотного проекта. Оператор каршеринга пока неизвестен, как и детали идеи.
Директор по стратегическим проектам каршеринговой компании «Делимобиль» Дарио Пелацо скептически смотрит на такие эксперименты: «На сегодняшний день перевод машин на водородное топливо не представляется возможным в силу ряда причин. Основные — отсутствие инфраструктуры для заправки и обслуживания таких автомобилей. Проблема водородного топлива заключается ещё и в высокой стоимости его производства, которая в разы выше, чем дизельное или бензин», — сказал он «Секрету».
Современный водород не нужен экономике будущего
Есть несколько способов получить водород. Первый — переработать углеводородное сырьё (природный газ или уголь). Это энергоёмкий процесс, при котором выделяется значительное количество углекислого газа — основного парникового газа, вызывающего изменение климата. Полученный таким методом водород нельзя считать экологичным, поэтому его называют «серым».
Есть «зелёный» водород — его получают электролизом воды (разложения вещества на составные части под воздействием тока). Если электричество для этого процесса вырабатывают из возобновляемых источников, такое производство считается безвредным для природы. Когда говорят о водороде как о топливе будущего — имеют в виду именно его. Промежуточный вариант — «голубой», когда при производстве «серого» водорода улавливают углекислый газ.
«Водород, произведённый с минимальными выбросами парниковых газов (“зеленый” или “голубой”), становится несравненно лучшим энергоносителем по сравнению с нефтью или газом — по критерию влияния на глобальные климатические изменения, по “углеродному следу”, — говорит старший аналитик Центра энергетики Московской школы управления Сколково Юрий Мельников. — Природный газ и нефть по своей природе не могут сравниться с водородом по этому показателю — при их добыче, транспортировке и использовании непрерывно выделяются парниковые газы (метан, СО2), и свести все эти выбросы к нулю невозможно».
Однако производство «зелёного» и «голубого» водорода обходится дорого. К тому же установки для производства такого вещества маломощные и их немного. Поэтому в мире пока больше всего «серого» водорода — около 99%.
Из 70 млн тонн производимого сегодня в мире водорода половину потребляет химическая промышленность. Остальное распределяется между нефтепереработкой (43%) и производством стали, полупроводников и термополированного стекла.
Если ли место для России в водородном будущем
«Основные водородные технологии находятся в начале кривой обучения (это линия, которая показывает рост совершенства технологии и уменьшение её стоимости по мере распространения и масштабирования. — Прим. «Секрета»), — говорит Юрий Мельников. — Применяются они в ограниченных масштабах, и потому дороги. Ключом к их удешевлению является глобальное масштабирование технологий — в сотни, тысячи раз — и здесь важна роль мер поддержки со стороны государств».
Многие страны разработали национальные водородные стратегии — в частности, они появились в Германии, Нидерландах, Франции, Норвегии, Португалии, Испании. Осенью 2020 года такой документ появился и в России.
Согласно ему, экспорт водорода из России к 2024 году должен достичь 200 000 тонн, а к 2035 году вырасти уже до 2 млн тонн. Сейчас в стране производят 5 млн тонн водорода в год, но весь используют во внутреннем промышленном секторе. По планам властей, Россия через 15 лет должна получить весомое место на глобальном рынке — не менее 16%.
Вообще водород можно производить почти везде. Надежды на экспорт связаны с ожиданиями, что производимый в стране «безуглеродный» водород будет настолько дёшев, что его будет выгодно продавать в другой стране за сотни и тысячи километров от места производства, объяснил Юрий Мельников.
«Добиться такой конкурентоспособности будет непросто: ресурсы для производства водорода действительно распределены по планете равномерно, а логистические решения пока находятся на очень ранней стадии развития», — добавил эксперт «Сколково».
Фото: PetrolValves S.p.A. / Wolfram Scheible nord-stream2.com
Лидерами в развитии водородных технологий сейчас считаются Япония и Германия. «При этом РФ находится в переговорном процессе с Германией по вопросам использования водорода. У России есть развитая сеть трубопроводов, у Германии — технологии. Объединив эти возможности, можно получить совместные перспективы, — говорит доцент кафедры национальной экономики экономфака РУДН Максим Черняев. — А в перспективе — и новые пакеты санкций, которые неизбежно прилетят из-за океана. РФ своими действиями даёт понять, что готова к подобному развитию событий. Готовы ли партнёры? Германия изучает этот вопрос».
«Неоспоримое преимущество России, которое позволит сразу вырваться в лидеры мирового рынка водородной энергетики, — газовая инфраструктура “Северный поток” и “Северный поток — 2”, через которую можно гнать газ, можно — водород, а можно — смесь, и это пока самый перспективный вариант. Вместе с тем существует опасность стать сырьевым придатком, только на более высокотехнологичном уровне. Риск в том, что начнут отправлять весь произведённый водород в Европу без дальнейшего использования в производстве или для энергетических нужд граждан», — считает руководитель направления «Промышленность» Института технологий нефти и газа Ольга Орлова.
Первыми крупными производителями «зелёного» водорода, вероятнее всего, станут «Росатом» и «Газпром». Пилотные установки компании запустят к 2024 году на базе атомных электростанций, объектах добычи газа и перерабатывающих предприятиях. Кроме того, к этому году «Росатом» должен построить опытный полигон для испытаний железнодорожного транспорта на водородных двигателях.
Рост спроса на «зелёную» энергетику угрожает бюджетным доходам страны. Будучи одним из крупнейших поставщиков угля, нефти и газа, Россия оказывается в уязвимой ситуации при падении спроса на топливо. Что и показала коронавирусная весна 2020 года. Вероятно, поэтому правительство решило начать формировать репутацию России как поставщика водорода — альтернативного энергоносителя. Ведь то, что сейчас выглядит, скорее, хайпом, через несколько десятилетий может стать реальностью.