Для промышленного использования водород преимущественно получают

Урок 26. Получение водорода и его применение

В уроке 26 «Получение водорода и его применение» из курса «Химия для чайников» узнаем о получении водорода в лабораториях и в промышленности, а также выясним в каких отраслях промышленности его применяют.

Водород находит широкое применение в технике и лабораторных исследованиях. Мировое промышленное производство водорода из меряется десятками миллионов тонн в год.

Выбор промышленного способа получения простых веществ зависит от того, в какой форме соответствующий элемент находится в природе. Водород находится в природе преимущественно в соединениях с атомами других элементов. Поэтому для его получения необходимо использовать химические методы. Эти же методы применяют для получения водорода и в лабораторной практике.

Получение водорода в лаборатории

В лабораториях водород получают уже известным вам способом, действуя кислотами на металлы: железо, цинк и др. Поместим на дно пробирки три гранулы цинка и прильем небольшой объем соляной кислоты. Там, где кислота соприкасается с цинком (на поверхности гранул), появляются пузырьки бесцветного газа, которые быстро поднимаются к поверхности раствора:

Атомы цинка замещают атомы водорода в молекулах кислоты, в результате чего образуется простое вещество водород Н₂, пузырьки которого выделяются из раствора. Для получения водорода таким способом можно использовать не только хлороводородную кислоту и цинк, но и некоторые другие кислоты и металлы.

Соберем водород методом вытеснения воздуха, располагая пробирку вверх дном (объясните почему), или методом вытеснения воды и проверим его на чистоту. Пробирку с собранным водородом наклоняем к пламени спиртовки. Глухой хлопок свидетельствует о том, что водород чистый; «лающий» громкий звук взрыва говорит о загрязненности его примесью воздуха.

В химических лабораториях для получения относительно небольших объемов водорода обычно применяют способ разложения воды с помощью электрического тока:

Из уравнения процесса разложения следует, что из 2 моль воды образуются 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, и соотношение объемов этих газов также равно:

Получение водорода в промышленности

Очевидно, что при огромных объемах промышленного производства сырьем для получения водорода должны быть легкодоступные и дешевые вещества. Такими веществами являются природный газ (метан СН₄) и вода. Запасы природного газа очень велики, а воды — практически неограниченны.

Самый дешевый способ получения водорода — разложение метана при нагревании:

Эту реакцию проводят при температуре около 1000 °С.

В промышленности водород также получают, пропуская водяные пары над раскаленным углем:

Существуют и другие промышленные способы получения водорода.

Применение водорода

Водород находит широкое практическое применение. Основные области его промышленного использования показаны на рисунке 103.

Значительная часть водорода идет на переработку нефти. Около 25 % производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH₃. Это один из важнейших продуктов химической промышленности. Производство аммиака и азотных удобрений на его основе осуществляется в нашей стране на ОАО «Гродно Азот». Республика Беларусь поставляет азотные удобрения во многие страны мира.

В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты. Реакция горения водорода в

кислороде используется в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Водород применяют и для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам.

В пищевой промышленности водород используют в производстве маргарина из растительных масел. Реакцию горения водорода в кислороде применяют для сварочных работ. Если использовать специальные горелки, то можно повысить температуру пламени до 4000 о С. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами.

В настоящее время в ряде стран, в том числе и в Беларуси, начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт — вода. А углекислый газ, вызывающий парниковый эффект (потепление окружающей среды), не выделяется.

Предполагают, что с середины XXI в. должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. Широкое применение найдут домашние топливные элементы, работа которых также основана на окислении водорода кислородом.

Краткие выводы урока:

1. В лаборатории водород получают действием кислот на металлы.
2. В промышленности для получения водорода используют доступное и дешевое сырье — природный газ, воду.
3. Водород — это перспективный источник энергии XXI в.

Надеюсь урок 26 «Получение водорода и его применение» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

Способы получения водорода

Водород широко используют в самых различных отраслях промышленности: в синтезе хлорводорода, аммиака (аммиак далее используется для производства азотных удобрений), в анилинокрасочном производстве, при восстановлении из руд цветных металлов. В пищевой промышленности его применяют для получения заменителей животных жиров (маргаринов). В связи с вышеперечисленным актуальным вопросом является получение водорода в промышленных условиях.

Практически ни один технологический процесс в области производства и последующего использования водорода не обходится без использования компрессорного или насосного оборудования. Дожимные компрессоры входят как в состав воздухоразделительных установок криогенного типа, так и в мембранные и адсорбционные установки для получения водорода. Производство, разделение, перекачивание, наполнение – это оборудование необходимо на всех стадиях работы с водородом.

В 2013 г. объем производства водорода в России приблизился к 4,5 млн тонн (свыше 53 млрд м 3 ), или 8% от общемирового объема. Водород не является товарным продуктом: после производства большая часть водорода используется на месте производства. В промышленных масштабах водород получают и выделяют различными способами, которые можно разделить на химические, электрохимические, физические.

Химические методы

Основной объем водорода получают на химических и нефтехимических предприятиях посредством каталитической конверсии природного газа и метана. В этом случае крупнейшими рынками являются обогащение природного топлива, например, крекинг в водородной среде и производство аммиака, преимущественно для рынка удобрений. Конверсионные установки входят в состав комплексов по производству аммиака и метанола.

Получение водорода из природного газа

Основа – конверсия метана (основной компонент природного газа, СН₄) с водяным паром. В итоге получается обратимая смесь, которая называется синтез-газом. Условия протекания процесса: никелевый катализатор и 1000°С Процесс проходит поэтапно: на первой стадии применяется паровой риформинг метана горячим паром. Затем происходит конверсия оксида углерода: СH ₄ + H ₂ O→CO + 3H ₂

Пропускание паров поды над раскаленным коксом (Т = 1000 °С):

H₂O + C = H₂ ↑+ CO, Реакция обратима! Смесь (Н₂, СО и Н₂О) называется водяным газом. А на 2-ой стадии водяной газ пропускают над оксидом железа (III) при температуре около 450°С: СО + Н₂О = СО₂ + Н₂↑, Часто эту реакцию называют реакцией сдвига.

Глубокое охлаждение коксового газа

При процессе коксования каменного угля получают три фракции: твердую – кокс, жидкую – каменноугольную смолу — и газообразную, содержащую, помимо углеводородов, молекулярный водород (около 60%). Эту фракцию подвергают сверхглубокому охлаждению после того, как обработают специальным веществом, что дает возможность отделить от примесей водород.

Электрохимические методы

Также можно получить водород из воды путем электролиза, но эта операция в промышленных масштабах более дорогостояща по сравнению с производством водорода из природного газа. Компактные электролизеры применяются на предприятиях пищевой и стекольной промышленности, металлургии, ТЭЦ, АЭС и других объектах. 2Н ₂ О →O ₂ + 2H ₂ Суммарный объем производства электролизного водорода в России не превышает 10%.

Физические методы

Физические методы – извлечение водорода из смеси газов — применяются на НПЗ и некоторых химических комбинатах. В зависимости от требований к чистоте и объему извлекаемого водорода, на практике применяют один из трех методов газоразделения: — Короткоцикловая адсорбция. — Мембранные технологии. — Криогенная очистка. Доля водорода, получаемого физическими методами на российских предприятиях, оценивается в 5-6%.

Чтобы уточнить стоимость или получить дополнительную консультацию,
вы можете позвонить по тел.: +7 (495) 545-44-62 или отправить запрос.

Занять свою нишу

В последние годы в мировой экономике формируется новый технологический уклад, в котором заметное место может получить водородная энергетика. При этом пока глобальный рынок водорода находится еще в стадии формирования и эксперты полагают, что в перспективе у России есть возможности побороться за лидерство в сфере производства и экспорта водорода, а также его производных.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Сейчас водород преимущественно используется в перегонке нефти и химической промышленности

Фото: Евгений Павленко, Коммерсантъ

По прогнозам EnergyNet, через два года мировой водородный рынок может достичь объема в $26 млрд, после чего в течение 15 лет стоимость водородного топлива может сократиться с $4 тыс. до $2тыс. за тонну. Основными предпосылками для развития водородной энергетики, по словам экспертов, станут декарбонизация и переход на безуглеродные источники.

Как отмечает Михаил Аким, профессор Высшей школы бизнеса НИУ ВШЭ, тема развития водородной энергетики стала крайне популярна по ряду причин. Первая из них — экологическая: с доиндустриального периода количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу, увеличилось в несколько раз и достигло своего пика в 2022 году (36,8 млрд тонн в год). Для сравнения, сто лет назад данный показатель составлял около 3 млрд тонн. Текущая ситуация требует «энергетического перехода», то есть значительной трансформации глобальной энергетики и экономики, включающей переход с невозобновляемых на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). При этом решающее значение в достижении задач углеродной нейтральности может иметь производство «зеленого» водорода. Второй причиной развития водородной энергетики, по мнению эксперта, становится потребность в снижении энергетической зависимости. Поскольку в настоящее время большая часть мировых запасов ископаемого топлива контролируется относительно небольшой группой стран-экспортеров.

Положение дел

По словам Валерии Минчичовой, доцента департамента мировой экономики и международного бизнеса Финансового университета при Правительстве РФ, сейчас водород преимущественно используется в перегонке нефти и химической промышленности. И в большинстве случаев он «серый» (или «бурый» в случае с углем), то есть полученный из углеводородов без использования углеродоулавливающих технологий, обычно путем парового реформинга.

«Безусловно, «зеленая» повестка требует водорода, произведенного более чистыми способами. Например, «фиолетового» или «розового» — полученного с использованием атомной энергетики; «бирюзового» — полученного методом пиролиза метана. Но «серый» и «бурый» остаются наиболее дешевыми в производстве и обеспеченными сырьем. В 2022 году углеводородами обеспечивается 82% производства водорода, всего 0,6% из них используют технологии улавливания. При этом примерно в 20% случаев водород является побочным продуктом производства»,— поясняет госпожа Минчичова.

По словам эксперта, в 2022 году производство водорода в мире составило 6% от общего потребления природного газа и 2% потребления угля. Это приводит к выбросам 830 Мт углекислого газа в год. Очевидно, что роль водорода становится все более заметной в химических секторах и перегонке нефти, при этом масштабное использование будет стимулировать его производство более чистыми способами.

При этом, по словам Марии Каураковой, доцента департамента правового регулирования экономической деятельности Финансового университета при Правительстве РФ, глобальный спрос на водород в 2021 году, составлял 94 млн тонн (на 5% выше показателя 2020-го). Этот рост обусловлен увеличением традиционного использования водорода в промышленности, а также ускоренным развитием электромобилей с топливными элементами. «Тем не менее глобальный рынок водорода в данный момент не сформирован, масштабированию водородной энергетики препятствуют энергетический кризис, санкционные войны, экологические катастрофы и, как следствие, отсутствие государственных гарантий и поддержки капиталовложений в необходимом для этой цели объеме. Без этого новые технологии на основе широкого использования водорода так и останутся неконкурентоспособными. Что касается России, то развитие водородной энергетики в указанных условиях является настоящим вызовом для отечественной экономики»,— считает эксперт.

Сегодня водородная стратегия утверждена в 26 странах мира. В России план мероприятий («дорожная карта») по развитию водородной энергетики утвержден правительством в декабре 2020 года. Задача по развитию водородной энергетики закреплена также в Энергетической стратегии РФ до 2035 года.

«Доля России на мировом рынке производства водорода сегодня составляет около 7%, это примерно 5 млн тонн в год. Согласно концепции развития водородной энергетики, только объемы экспорта водорода составят до 200 тыс. тонн в 2024 году и уже до 12 млн тонн к 2035 году. Конкурентами России на экспортном рынке водорода будут ОАЭ, Саудовская Аравия, Австралия, Норвегия, Оман, также сделавшие ставку на производство и продажу водорода за рубеж. В гонку включаются Китай и Казахстан. Стоит отметить, что они также являются нефте- и углепроизводящими странами, то есть на первых этапах производство водорода все же останется «серым» и «бурым»»,— отмечает госпожа Минчичова.

По мнению эксперта, традиционно для России лидерами отрасли будут углеводородные гиганты с госучастием: «Газпром», «Росатом», НОВАТЭК. Планируется и «зеленый» водород: в Калининградской области его будут получать электролизом воды с использованием ветровой энергии, в Мурманской области — «розовый» водород на электричестве от Кольской АЭС, на Сахалине «голубой» и «зеленый» водород. «За эти проекты взялся «Росатом». Первые два ориентированы на экспорт в ЕС, вторые — в Азиатско-Тихоокеанский регион. Кроме того, ЛУКОЙЛ планирует делать «зеленый» водород в Краснодарском крае — до 13 тонн в год»,— заключает госпожа Минчичова.

Промежуточные результаты

Как отмечает госпожа Кауракова, в контексте перспектив развития системы низкоуглеродных сертификатов в 2021 году в России был создан технический комитет Росстандарта «Водородные технологии». В 2022-м заключены соглашения о предоставлении поддержки создания полигона для апробации оборудования водородной энергетики. В 2024-м планируется создать шесть опытных образцов такого оборудования, а также ввести в эксплуатацию два полигона для апробации, в том числе технологический полигон на базе Горного университета и международную арктическую станцию «Снежинка». С этой целью в минувшем году был проведен конкурс на право получения субсидии по девяти направлениям разработки новых технологий. Также в данный момент ведется разработка стимулирующих мер для применения водорода в различных отраслях отечественной экономики. На текущий год запланирована разработка технико-экономического обоснования организации производства водорода на базе Кольской АЭС. В конце декабря 2022 года на данном объекте произвели первый водород на новом отечественном электролизере.

«Стратегией развития автомобильной промышленности РФ до 2035 года, утвержденной в 2022 году, предусматривается увеличение доли производства гибридных и электрических машин на водороде и газе и выход на 25% доли рынка с использованием различных мер государственной поддержки. В этом направлении уже есть позитивные сдвиги. Так, в 2016 году в Санкт-Петербурге создан опытный образец батареи топливных элементов. Такая батарея была использована в опытной модели первого работающего на водородной электротяге трамвая производства государственного предприятия «Горэлектротранс» и ЦНИИ СЭТ, проехавшего по улицам города в 2019 году. На 2024 год запланирована его массовая эксплуатация. С 2021 года ведется серийное производство экологически чистых электробусов малого класса с нулевым уровнем выбросов в атмосферу «Газель City»»,— отмечает госпожа Кауракова.

Также, по словам экспертов, летом 2022 года концерн «Алмаз-Антей» презентовал полнофункциональный прототип электрокроссовера E-Neva на водороде, разработанный Обуховским заводом в Петербурге. Кроме этого, линейка новых отечественных инновационных транспортных средств на водороде представлена ООО «Первая инновационная межотраслевая компания водородных технологий «Русский водород»».

По словам Марии Каураковой, в России более десяти лет производятся и поставляются на предприятия различных отраслей промышленности генераторы водорода бесщелочного типа производства ООО «Поликом». Один из таких генераторов подключен к пока что единственной в России водородной заправочной станции в Черноголовке, разработанной три года назад в Германии для ЦК НТИ по российскому техническому заданию. «Данная компания известна еще и тем, что в сотрудничестве с АО «Русатом Оверсиз» создает консорциум для развития и продвижения электролизеров российского производства на внутренние и внешние рынки, а также для организации поставок высокотехнологичного оборудования и услуг потребителям микроэлектроники, металлургии, тепловой энергетики и других направлений, важных для технологического суверенитета государства. При этом «Русатом Оверсиз» выступает интегратором госкорпорации по развитию коммерческих проектов в сфере водородной энергетики и продвижению новых продуктов и решений по всей цепочке поставок от производства водорода до его вывоза за рубеж. С этой целью подписываются меморандумы о взаимопонимании и сотрудничестве с иностранными партнерами. Одним из них является Китайская энергетическая компания по пилотному проекту сооружения водородного завода на Сахалине и определения основных условий экспорта водорода из России в Китай»,— поясняет эксперт.

Кроме этого, по словам госпожи Каураковой, в сентябре 2022 года «Русатом Оверсиз» и ГКНПЦ им. Хруничева (входит в госкорпорацию «Роскосмос») подписали соглашение о намерениях, которое предусматривает сотрудничество в разработке отечественных технологий по хранению и транспортировке водорода, которые будут востребованы в космической отрасли. Использование водорода в этой сфере является довольно перспективным. Еще в 2005 году ГКНПЦ им. Хруничева было поручено разработать в рамках опытно-конструкторских работ и представить техническое предложение по вариантам кислородно-водородного блока для РН «Ангара-А5». Такой кислородно-водородный разгонный блок сейчас находится в стадии разработки. По информации на сайте ГКНПЦ им. Хруничева, он позволит «существенно расширить возможности ракеты космического назначения тяжелого класса «Ангара-А5» по одиночному и групповому выведению космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты».

Также эксперты отмечают, что в начале этого года между правительством РФ, госкорпорацией «Росатом» и ПАО «Газпром» подписано соглашение о сотрудничестве в сфере водородной энергетики, по которому госкорпорация реализует при поддержке правительства РФ до 2030 года программу по созданию отечественных технологий в области производства и обращения с водородом и организует серийное производство российских электролизных установок различной мощности. Также предусмотрены работы по проекту создания атомной энерготехнологической станции с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами и химико-технологической частью. Помимо этого, в сотрудничестве с правительством Челябинской области госкорпорацией подписано соглашение о сотрудничестве в области водородной энергетики для производства водорода в этом субъекте РФ и его применении в транспортной сфере и промышленности.

«АО «ЦКБМ» (входит в «Росатом») заключило первый договор в сфере водородной энергетики с АО «НИИ НПО «Луч»» (также входит в «Росатом»). По данному договору выполняются НИОКР по совместной с Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого разработке технических проектов реактора парового риформинга, реактора парокислородного риформинга и подогревателя парогазовой смеси»,— добавляет госпожа Кауракова.

Как поясняет эксперт, учитывая, что в настоящее время сырьем для получения более 75% всего водорода в мире является природный газ, крупные энергетические корпорации России рассматривают водород в качестве экологически чистого энергоресурса и перспективного коммерческого продукта. В рамках Российской энергетической недели в 2021 году между ПАО «Газпром» и правительством России подписано соглашение о намерениях в целях развитии водородной энергетики и декарбонизации промышленности и транспорта. Сторонами разработана, согласована и утверждена «дорожная карта», направленная на развитие конкурентоспособных отечественных технологий производства, хранения, транспортировки и применения низкоуглеродного водорода на основе экологически чистого и экономичного природного газа. Для цели реализации дорожной карты в том же году была учреждена специализированная компания ПАО «Газпром» — ООО «Газпром водород», на базе которой сформирован проектный офис для выбора оптимальных решений для цели последующего масштабирования новых технологий и запуска первых пилотных проектов. Для корпорации масштабное внедрение таких технологий создает дополнительный спрос на природный газ.

«И это только малая часть проектов, реализуемых отечественными корпорациями и учреждениями в целях развития водородной энергетики и масштабирования новых технологий и продуктов отечественного происхождения. И хотя в сложное для страны время некоторые из них приостановлены, высока вероятность, что в перспективе они будут реализованы как при поддержке государства, так и за счет частных инвестиций для достижения углеродной нейтральности, заявленной в рамках реализации Парижского соглашения 2015 года»,— заключает Мария Кауракова.

Как отмечает Валерия Минчичова, согласно проекту программы развития отрасли, подготовленному Минэнерго в феврале 2022 года, в ближайшие годы Россия планировала сконцентрировать усилия для производства водорода на экспорт в Германию, Южную Корею, Японию, Китай. «Но поскольку первые три страны попали позже в список недружественных стран, сейчас есть смысл больше думать не об экспорте водорода, а о развитии декарбонизированного потребления внутри страны. А при изменении внешнеполитической повестки и наличии опыта строительства производственных мощностей можно будет нарастить и экспорт»,— указывает она.

«В целом сейчас над разработкой водородных технологий в РФ работают пять крупнейших энергетических холдингов. По мнению Минэнергетики РФ, через семь лет мир будет нуждаться в 156 млн тонн чистого водорода, что на 37 млн тонн больше существующей потребности. Россия, в свою очередь, сможет к 2030 году выпускать уже 3,5 млн тонн водородного топлива в рамках «дорожной карты» «Развитие водородной энергетики». На эти цели правительство выделит 9,3 млрд рублей до 2024 года. Уже в 2023-м начнется реализация ряда пилотных проектов — водородные полигоны будут размещены на Ямале и Сахалине, где откроется не менее десяти производств и проектов для хранения, доставки и использования водорода. Также в Ленинградской области планируется открыть производство зеленого водорода при помощи возобновляемых источников энергии»,— рассказывает Олег Шевцов, генеральный директор АО «Трансэнерком». При этом, по мнению эксперта, основная сложность в масштабировании водородных технологий сейчас заключается в отсутствии достаточного финансирования, субсидирования со стороны государства, а также создания внутреннего и внешних рынков сбыта для потенциальных производителей.

Дополнительно анализируя возможности Петербурга в области водородной энергетики, Михаил Аким добавляет, что немногие сейчас знают, что около двадцати лет назад ряд международных организаций проводил углубленное исследование возможностей строительства крупномасштабной ветрогенерации в Финском заливе. «Тогда строительство ветряков в море было значительно дороже, не было необходимых технологий и не было потребности — регион был достаточно обеспечен электроэнергией благодаря как АЭС, так и теплоэлектростанциям. Тогда не было таких возможностей хранить и транспортировать энергию, которые предоставляет развитие водородных технологий. Возможно, сейчас время вернуться к этим проектным идеям»,— заключает эксперт.

• «Business Guide Энергетика». Приложение №8 от 18.04.2023, стр. 8

Водород по расчету

Слово «Водород» может быть признано если не главным словом года, то вторым после аббревиатуры ESG, шутят в частных беседах представители российского бизнеса. Неудивительно: в России у многих заинтересованных лиц до сих пор к водороду больше вопросов, чем ответов, и непонятно, как нашему бизнесу встроиться в мировую водородную энергетику и — шире — экономику. Предлагаем актуальный срез понимания ключевых аспектов водородной темы в России.

О водородной энергетике в публичном пространстве России впервые заговорили осенью 2020 года. Именно тогда ее стали обсуждать на крупных конференциях. К тому времени водородные стратегии разной степени проработанности были у Франции, Японии, Австралии, Норвегии, Германии, Португалии, Испании, Чили, Финляндии, а также Евросоюза в целом и Канады.

Сейчас (в начале ноября 2021 года) заинтересованные круги в России не вполне понимают, как включить водородную тему в бизнес-­модели и политику. Идет накопление информации, в том числе статистической, идей, технологий и денег, формируются объединения, структурируется политика. «Текущий статус можно охарактеризовать как целеполагание и формулирование стратегии», — считает старший аналитик Центра энергетики «Московской школы управления Сколково» Юрий Мельников. В группе компаний «ИнЭнерджи» (разработчик электрохимических решений для энергетики) считают, что рынок водорода только зарождается.

Сколько водорода?
Для выстраивания первичной системы координат необходимо понимать, сколько водорода производится в России. Как ни странно, внятного ответа на этот вопрос нет. Предприятия, производящие водород для собственных промышленных нужд (нефтегазовая, химическая отрасли, энергетика), не обязаны отчитываться по нему в Росстат, ведомство эти данные не собирает. Крупнейшие российские нефтегазовые компании, к которым «Атомный эксперт» обратился с вопросом об их объемах производства водорода, не ответили на него, как и на другой: сколько, по их информации, водорода производится в России.

По данным электрохимической компании «ИнЭнерджи», в России сейчас производится 4−5 млн тонн водорода; по данным консалтинговой компании «Инфомайн» — около 6 млн тонн. По информации «Сколково» — 3−5 млн тонн, «Русатом Оверсиз» (отвечает в Росатоме за коммерческие проекты по производству водорода) — около 5 млн тонн. В «Газпром ВНИИГАЗ» уверены, что в России ежегодно производится около 9,5 млн тонн водорода. Все цифры расчетные, полученные на основе норм расхода на выпускаемый продукт, поэтому можно предположить, что разброс объясняется различием методик расчета. Как бы то ни было, констатируем: точные цифры производства водорода в России неизвестны, оценки расходятся более чем втрое.

Отдельный вопрос: сколько из этого непонятного объема продается? Тут данные тоже расходятся. В «Сколково» считают, что ликвидный низкоуглеродный водород в России не производят. В «Инфомайне» утверждают, что объем товарного водорода, выпускаемого в основном электролизом, составляет около 4 тыс. тонн. В масштабах газового рынка — капля в море.

Причина отсутствия продаж водорода в России проста: до недавнего времени он не воспринимался производителями как продукт, потому что не нужен был никому, кроме самих производителей. Например, Сосногорский ГПЗ (входит в «Газпром») производит термический технический углерод пиролизом природного газа. Отправляется углерод преимущественно на экспорт — его используют для производства резин, лакокрасочных покрытий, печатных красок, пластмасс и пр. Выделяемый при пиролизе водород девять месяцев используют для отопления производственных помещений, а летом, когда их отапливать не надо, соединяют с кислородом, получая водяной пар. Водород в таком техническом процессе — побочный продукт или отход.

Актуальные цифры по производству и продажам — часть ответа на вопрос: насколько далеки российские производители от объема экспорта, заявленного в «Концепции развития водородной энергетики в Российской Федерации»? В этом документе отмечается, что «потенциальные объемы экспорта водорода из Российской Федерации на мировой рынок могут составить до 0,2 млн тонн в 2024 году, 2−12 млн тонн — в 2035 году и 15−50 млн тонн — в 2050 году, в зависимости от темпов развития мировой низкоуглеродной экономики и роста спроса на водород на мировом рынке».

Сосногорский газоперерабатывающий завод, производящий термический технический углерод из газового сырья

Внутренний рынок. Производство
Минпромторг составил «Атлас российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака» (аммиак рассматривается как наиболее удобная форма хранения и транспортировки водорода). Но, по мнению участников рынка, большую часть из них следует называть не проектами, а идеями из-за незначительной степени проработанности.

Впрочем, проекты все же есть. Среди наиболее проработанных — те, которые развивает Росатом. Один — на Сахалине (подробнее см. «Водородный кластер на Сахалине»), второй — на базе Кольской АЭС. Станция располагает около 200 МВт свободных мощностей, часть из них планируется использовать для производства водорода методом электролиза. Еще один довод в пользу Кольской станции — близость к потенциальным потребителям. Вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса «Русатом Оверсиз» Антон Москвин заявил на конференции «Водород. Россия и СНГ — 2021», что в 2023 году Росатом планирует запустить на Кольской АЭС стендовый испытательный комплекс.

О причастности к водородной теме заявили большинство крупнейших российских нефтегазовых компаний.

В середине октября на «Российской энергетической неделе» «Газпром» подписал с правительством РФ соглашение о намерениях «Развитие водородной энергетики и декарбонизация промышленности и транспорта на основе природного газа». Соглашение предусматривает создание дорожной карты (сейчас она рассматривается в министерствах), включающей строительство заправочных станций, пиролиз и утилизацию СО₂.

ЛУКОЙЛ экспериментирует над получением водорода в пласте с использованием высоких температур и катализаторов, изучает возможность производства «голубого» водорода на Каспии.

«Роснефть» объявила, что в рамках программы углеродного менеджмента намерена добиться минимизации углеродного следа при производстве водорода, необходимого компании в технологическом процессе создания топлива стандарта Евро‑5. Правда, из релиза непонятно, будет ли компания декарбонизировать водород только для собственных нужд (около 400 тыс. тонн с учетом зарубежных активов) или займется производством «голубого» водорода еще и на продажу. Компания объявила также о том, что она разработала технологию одновременного получения водорода и ароматических углеводородов с помощью ароматизации метана.

НОВАТЭК заметно активизировался в 2021 году и за полгода подписал три соглашения по водороду. С германской энергокомпанией Uniper НОВАТЭК подписал меморандум о взаимопонимании, аккуратно обозначив его цели: «Изучение и оценка возможностей развития производственно-­сбытовой цепочки поставок водорода». Два других соглашения — проекты внутренней декарбонизации производства. С TotalEnergies компания займется развитием технологий и закачки СО₂, использованием ВИЭ и водородного топлива. С «Северсталью» НОВАТЭК подписал меморандум, в рамках которого стороны займутся разработкой требований, стандартов и инжиниринговых решений для производства и поставки трубопроводов, турбин, систем хранения и емкостей для транспортировки водорода. В этом соглашении «Северсталь» — не столько потребитель водорода, сколько поставщик металлопродукции для НОВАТЭКа.

«Сургутнефтегаз» пока публично о своих планах в водородной энергетике не объявил, но представителей на профильные конференции компания отправляет.

Внутренний рынок. Потребление
Среди крупнейших потребителей водорода традиционно называют транспорт, металлургию и в целом промышленность, которая может использовать водород для отопления и электроснабжения производственных мощностей.

Пока в в общественном и личном транспорте России готовых к запуску проектов нет. Водоробус, созданный «КамАЗом», существует в пилотном исполнении. Версия автомобиля Aurus на топливных элементах — тоже. РБК со ссылкой на главу «Ростеха» Сергея Чемезова сообщил, что в течение года будут проходить испытания водоробуса, а параллельно — готовиться зарядная инфраструктура. На вопросы о перспективах Aurus и сетей заправок для них компания «НАМИ», в структуру которой входит производитель автомобиля — компания «Аурус», — не ответила.

Водородные поезда для Сахалина «Трансмашхолдинг» должен изготовить к 2024 году.

Некоторые промышленные компании обдумывают перевод на водород своего пассажирского или грузового транспорта. Так, операционный директор ЕN+ Вячеслав Соломин сообщил «Атомному эксперту», что компания делает расчеты для пилотного проекта: планирует перевести на водородное топливо городские автобусы для перевозки персонала в Красноярске. Водород будет производиться электролизом на Красноярской ГЭС, входящей в структуру ЕN+. После реализации проекта появится база для переговоров с властями Красноярского края о масштабировании использования водоробусов.

В металлургии о переходе с природного газа на водород для использования в технологическом процессе пока объявил только «Металлоинвест». Водород — часть декарбонизации. К 2035 году компания планирует снизить выбросы на 77% (сейчас на Оскольском электрометаллургическом комбинате — 1,3 тонны СО₂ на 1 тонну жидкой стали). Директор по стратегии, слияниям и поглощениям «Металлоинвеста» Юрий Гаврилов заявил на «Российской энергетической неделе», что компания изучает поставки «голубого» водорода для производства прямовосстановленного и горячебрикетированного железа, и для компании важно четко понимать, как будут происходить улавливание и хранение СО₂. «Исходим из того, что, скорее всего, будет электролиз на низкоуглеродной энергии, поставляемой от атомных электростанций», — подытожил Ю. Гаврилов. По его словам, уже ведутся предпроектные исследования. Напомним, «Металлоинвест» подписал с «Русатом Оверсиз» и Air Liquid меморандум о взаимопонимании в июне 2021 года.

«Евраз» и НЛМК от ответов на вопросы «Атомного эксперта» о перспективах участия в водородных проектах воздержались. «Северсталь», как отмечалось выше, по-видимому, водород в своем производстве использовать не планирует, но готова быть поставщиком.

В. Соломин сообщил, что EN+ рассматривает различные варианты декарбонизации, и водород — один из возможных. Например, для Ачинского глиноземного завода энергию поставляет угольная ТЭЦ. И ее планируют перевести сначала на газ, а потом уже решать, ставить электрокотлы или использовать водород. «Надо смотреть: либо использовать водород самим, либо экспортировать — каждый раз вы проходите эту развилку», — отметил В. Соломин.

Сахалинская область с проектом водородного кластера — потребитель, но в пилотном объеме. «У нас никогда не будет миллиона водородных автомобилей, потому что у нас всего 485 тыс. жителей», — заявил замминистра цифрового и технологического развития Сахалинской области Евгений Гетц.

Использование водорода для отопления если и обсуждается, то нечасто.

Большинство опрошенных участников российского рынка затруднились обозначить перспективы внутреннего спроса.

Таким образом, можно с достаточной степенью уверенности утверждать, что российский спрос на водород только формируется и в лучшем случае находится на стадии расчетов. Потенциальные производители, со своей стороны, ждут спроса, чтобы наращивать производство. Представители «Сургутнефтегаза» заявили, что, если к ним «сегодня» обратится крупная металлургическая компания с заявкой на водород, то уже «завтра» они будут готовы включить установку для его производства. Мол, Siemens поставить эту установку тоже готов.

Для сравнения: инвестфонды Саудовской Аравии, по-видимому, создают потребителей сами —вкладываются в проекты по использованию водорода в Европе.

Внешний рынок. Потребление
Водородный рынок пришел в Россию как экспортная идея. О готовности покупать водород заявляют представители Германии и стран АТР. Однако с развитием рынка, особенно в Европе, может оказаться, что российский водород ждут далеко не везде. «Тем, кто сейчас не запрыгнет в этот уходящий водородный поезд, очень сложно будет попасть в него потом, потому что многие страны развивают собственное производство.

В Европе, например, только страны в коридоре от Германии до Италии готовы импортировать водород. Все остальные заявляют, что им это не нужно. Свои проекты есть у Испании. В Великобритании есть ветряки, эта страна заявила, что станет „Катаром водорода“ и ей достаточно будет своих мощностей. И так далее. Поэтому бизнесу важно не ошибиться как с расположением проекта, так и с источником энергии, и с продуктом, который в итоге будет транспортироваться (водород или „зеленый“ аммиак)», — сказал «Атомному эксперту» управляющий партнер, H2Transition Capital LLP Артем Матюшок. Его инвестфонд вкладывается во все компоненты цепочки стоимости: и в производство, и в потребление. Компания инвестирует в проект, расположенный в Великобритании рядом с крупным ветропарком и мегаполисом, на соляном пласте, куда при необходимости можно будет закачивать водород. Также она инвестирует в крупный логистический центр, намеренный оснащать водородными элементами фуры.

Другие эксперты также подтверждают, что Европа после 2030 года будет производить большое количество водорода и принципиально ориентирована на внутреннее производство. Одна из озвученных причин — раздражение европейских политиков зависимостью от поставок газа. Любопытно, что геополитику в Японии, напротив, называют основанием для импорта водорода.

Водородный кластер на Сахалине

Один из наиболее проработанных отечественных проектов — Сахалинский водородный кластер. Его задача-­максимум — создать российский пример водородной экономики.

В рамках проекта Росатом в партнерстве с региональной администрацией, «Газпром нефтью» и Air Liquid прорабатывают проект производства, хранения, локального потребления и экспортных поставок «голубого» водорода (с улавливанием и захоронением углекислого газа). Проект находится на стадии создания ТЭО. Один из вопросов, ответ на который еще уточняется, — в каком виде поставлять водород потребителю: сжиженном или в форме аммиака. Экспортировать водород планируют в страны АТР (прежде всего в Корею и Японию).

Второй проект — организация железнодорожного сообщения с использованием поездов на водородных топливных элементах. Его участники — РЖД, «Трансмашхолдинг», Росатом и администрация Сахалинской области. ТЭО проекта положительное, в сентябре 2021 года стороны подписали соглашение о переходе на инвестиционный этап. Предполагается производство семи поездов и двух заправочных комплексов. Водород может использоваться как «голубой», так и «зеленый», технология будет уточняться. «Проект имеет хорошие возможности для масштабирования, в Российской Федерации большие территории, где железные дороги не охвачены электрификацией», — заявил на конференции «Водород. Россия и СНГ — 2021» вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса «Русатом Оверсиз» Антон Москвин.

По предварительным данным, объем производства водорода на Сахалине может составить 30−100 тыс. тонн в год.

Кроме того, «Русатом Оверсиз» подписал меморандум о взаимопонимании с «Корпорацией развития Дальнего Востока и Арктики», «Корпорацией развития Сахалинской области» и «КамАЗом». Стороны изучат возможность совместного участия в проекте создания на Сахалине парка транспортных средств, работающих на водородном топливе.

Фокус в оборудовании
В водородной экономике сам водород — не главный товар, а его производство и потребление — не самый большой рынок, уверен заместитель гендиректора по развитию «Черноморнефтегаза» Владимир Полунин. По его словам, 60−70% всех денег водородной экономики будут находиться в рынке оборудования. Это электролизеры разных видов, оборудование для транспортировки, установки для конверсии метана, производства аммиака и разделения его на водород и азот, заправки, топливные элементы, а также различные компрессоры, трубы, насосы и иные комплектующие и агрегаты. Общую емкость рынка, связанного с водородом, Bank of America оценил в $ 11 трлн к 2050 году. Из них $ 2,5 трлн — прямой доход от продаж водорода, а еще $ 4,5 трлн — оборудование и устройства (например, те же водородные автомобили).

Собственного оборудования для водородной экономики в России производят недостаточно как по числу наименований, так и по объему выпуска. Его надо импортировать или разрабатывать. Второе — как минимум долго. И если главным критерием начала поставок станет как можно более ранний старт, то Россия, прежде чем стать экспортером водорода, станет импортером оборудования.

«Все масштабное производство водорода [работает] на импортных технологиях, если мы говорим о риформинге», — заявил на конференции «Водород. Россия и СНГ — 2021» гендиректор «Газпром водорода» Константин Романов. Представители «Роснефти» в кулуарах подтвердили, что при увеличении производства водорода установки для паровой конверсии метана (то же, что паровой риформинг) придется импортировать.

Кроме того, на некоторые виды оборудования спрос превышает предложение. По данным «Русатом Оверсиз», озвученным на конференции «Водород. Россия и СНГ — 2021», производство электролизеров сильно ограничено производственными возможностями существующих предприятий. Проблемы есть и с поставками ключевых комплектующих, например мембран. Известные инвестиционные программы пока не дают оснований говорить о том, что рост производства окажется соразмерным росту спроса.

Зарубежные производители оборудования подтверждают, что к ним выстраивается очередь. Максим Артемьев, региональный менеджер Nel Hydrogen в странах Восточной Европы и СНГ, сообщил, что, например, график подразделения по производству водородных заправок заполнен заказами из стран Северной Европы, США и Южной Кореи: «Это свидетельствует о том, как стремительно — прежде всего в Южной Корее — развивается повестка водородных заправок».

Маломасштабные системы производства водорода компании HyGear

В ситуации дефицита импорта критерий «быстро» работает хуже, поэтому форсированные локальные разработки получают шанс занять долю как внутреннего, так и — в идеале — внешнего рынка.

Росатом на рынке оборудования для водородной экономики позиционирует себя в качестве разработчика решений для всех этапов существования водорода, от производства до потребления. В госкорпорации есть исторические компетенции по созданию технологий для каждого из них. Например, топливные элементы как для стационарного применения, так и для транспорта. Напомним, именно на предприятиях атомной отрасли их создали для многоразового космического корабля «Буран». Также Росатом обоснованно претендует на роль создателя инфраструктуры, производителя заправочных комплексов и решений по доставке водорода до заправок.

Для транспортировки водорода госкорпорация намерена производить композитные баллоны. Umatex (входит в Росатом) — крупнейший в России производитель композитных материалов и изделий из них.

В плане производства водорода Росатом работает над созданием электролизеров с уникальной анионообменной мембраной (подробнее см. «Виды электролизеров»). Кроме того, ГК планирует использовать для производства водорода высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы (ВТГР). Предполагается, что решение по ним будет принято ближе к 2030 году.

Также Росатом намерен предлагать свои услуги в сегменте инжиниринга и сервиса.

Наконец, есть еще одна возможность, которую в буквальном смысле открывают для себя нефтегазовые компании. Традиционно для работы нефтегазового оборудования используются энергоносители, которые добывает компания. Однако с учетом нового тренда — декарбонизации — нефтегазовые компании смогут вырабатывать электроэнергию, не только сжигая углеводороды, но и на АЭС. Точнее, АСММ. Такой вариант уже прорабатывается. Для якутского проекта по производству СПГ компании «Глобалтэк» «Атомэнергомаш» уже начал разрабатывать плавучую АСММ на базе реактора РИТМ‑400. А в кулуарах конференции «Водород. Россия и СНГ — 2021» представитель «Сургутнефтегаза» озвучил идею использования АСММ для энергоснабжения установок по конверсии метана.

Виды электролизеров

• с щелочным электролитом. КПД ~70%. Наиболее распространенная технология;
• низкотемпературные твердополимерные. КПД более 80%. Наиболее эффективная технология, выгодная технологически и экономически. Водород высокого качества;
• высокотемпературные твердооксидные. КПД более 90%. Перспективная, но недостаточно разработанная технология (TRL 4−5, есть опытные образцы).

В РФ для производства водорода ранее изготавливали щелочные электролизеры на «Уралхиммаше». Однако постепенно их вытеснили зарубежные производители, чьи электролизеры были лучше сконструированы и обладали меньшими габаритами. Щелочные электролизеры в России сейчас производит ИФТИ. Ученые МЭИ также предложили проект восстановления и модернизации технологии щелочных электролизных систем.

Твердополимерные электролизеры в России освоила компания «Поликом». Правда, она создает их, используя импортные комплектующие.

Вклад в развитие электролизных технологий вносит и Росатом. В «Центротехе» (Новоуральск, Свердловская область) разрабатывают электролизеры с анионообменной мембраной. Ее отличие от известных рынку электролизеров с протонообменной мембраной заключается в том, что через протонообменную мембрану проходят протоны Н+, а через анионообменную — группа ОН-.

Правовая рамка
В России политика в области водорода определяется Концепцией развития водородной энергетики в Российской Федерации, Стратегией социально-­экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года, а также частично — Концепцией по развитию производства и использования электрического автомобильного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 года.

Законодательства, регламентирующего обращение с водородом, пока нет, и оно не обсуждается. Это подтвердили «Атомному эксперту» в профильном комитете Госдумы.

В области техрегламентов обращение с водородом регламентируется в рамках более общих документов: «Правила безопасности химически опасных производственных объектов», «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», «Правила безопасного ведения газоопасных, огневых и ремонтных работ».

Для регламентирования производства водорода в атомной отрасли запланирована разработка новых нормативных правовых актов в области использования атомной энергии взамен «Правил обеспечения водородной взрывозащиты на атомной станции», «Требований к содержанию отчета по обоснованию безопасности атомных станций с реакторами на быстрых нейтронах» и «Основных требований к тепловыделяющим элементам и тепловыделяющим сборкам с уран-плутониевым (МОКС) топливом для атомных станций».

При отсутствии разработанной законодательной базы можно применить экспериментальный правовой режим. В частности, на Сахалине предлагают использовать федеральный закон № 258 «Об экспериментальных правовых режимах в сфере цифровых инноваций в Российской Федерации» — «правовую песочницу».

Помимо регулирования обращения с водородом возникает немало вопросов об определениях и классификациях. Например, чем теперь будет аммиак — химической продукцией или энергоносителем? От этого зависят код внешнеэкономической деятельности и налогообложение, а также правила получения разрешений на строительство и эксплуатацию промышленных объектов, например, тех же трубопроводов. Еще вопрос: чем считать природный газ, в который подмешано до 20% водорода — с учетом того, что такой газ менее калориен? Ответа пока нет. По существующим стандартам, концентрация водорода в природном газе не должна превышать 0,5%.

Для развития водородного транспорта важно, останется ли водород опасным веществом. Если да, физическое лицо не будет иметь право заправлять им свой автомобиль. Начальник Лаборатории водородных технологий (Газпром ВНИИГАЗ) Андрей Михайлов предлагает вывести водород в отдельную категорию, но признаёт, что проблема требований к аммиаку и метанолу остаётся, в том числе по определению степени их экологичности.

Согласно экспертным оценкам, для создания нормативно-­правовой базы по водороду потребуется несколько лет.

Сырье и себестоимость производства водорода в мире

«Желто-зеленая» дискриминация
Приемлемость атомного водорода — один из дискуссионных вопросов. В Европе его пока отделили от возобновляемых источников энергии (ВИЭ), «зеленым» не считают и называют то «желтым», то «пурпурным». Проекты производства водорода электролизом на АЭС не попадают в программы поддержки для «зеленого» водорода и, как следствие, менее интересны потребителям и инвесторам, ориентирующимся на правила игры, заявленные Евросоюзом и властями некоторых европейских стран. Впрочем, даже в Европе нет единой позиции относительно статуса атомной энергетики. Президент Франции Эммануэль Макрон в середине октября анонсировал строительство двух гигафабрик по производству водорода с использованием атомной энергетики, назвав этот водород «зеленым».

Практически во всех других регионах мира подход к атому недискриминационный. В странах АТР придерживаются технологической нейтральности. Главное — отсутствие выбросов. В США на АЭС «Дэвид Бесс» также запланировали демонстрационный проект по производству водорода уже в 2023 году.

Принципа технологической нейтральности в оценке безуглеродности придерживаются и поставщики оборудования. Один из примеров: в презентации инженера по разработке продуктов Technip Benelux (занимается проектированием и строительством установок в нефтегазовой и нефтехимической отраслях) Яна-­Яапа Рихмана на конференции «Водород. Россия и СНГ — 2021» изображение атома соседствовало с изображениями ветроустановки и солнечной панели.

Потенциал локализации производства водорода в России

Транспортировка
Этот сегмент рынка считается одним из наиболее проблематичных.

Существуют три основных способа транспортировки водорода: в сжиженном виде, в виде аммиака и в качестве добавки к природному газу.

К. Романов отметил, что на азиатских рынках идет смещение к транспортировке и использованию аммиака, более стабильному и потому более безопасному. Однако для разделения аммиака на водород и азот необходимы специальные установки, а это дополнительные инвестиции. В противном случае возникает риск выбросов оксидов азота, относящихся к парниковым газам.

Идею подмешивать водород к природному газу в существующей газотранспортной сети активно продвигали в Европе. Однако, по словам К. Романова, от этого способа стали постепенно отказываться. Экологическая причина — подмешивание не дает существенного сокращения выбросов, если не ставить мощности по выделению водорода из природного газа. А если ставить — оно становится невыгодным экономически, так как затраты сопоставимы с мощностями по производству водорода. Есть и техническая причина: водород вступает в соединения с металлами, создавая гидриды. Молекулы гидридов отрываются от стенок вмещающих емкостей (например, труб), снижая их прочность.

Впрочем, существует международный стандарт для водородных трубопроводов, и первый заместитель гендиректора ТМК по операционной деятельности и развитию Сергей Чикалов в нескольких интервью российским СМИ подтвердил готовность компании производить трубы для водородного рынка.

С учетом этих сложностей стратегии международных участников рынков различаются. Страны АТР намерены перевозить водород в емкостях (водородовозах), в Европе же делают ставку на производство на месте.

В модель «производство на месте» Россия вполне может включиться. Уже изучается возможность транспортировать природный газ до Европы, с тем чтобы затем он поступал на установки конверсии. В этом случае возникает вопрос, что делать с СО₂, но на него есть предварительный ответ: по реверсивной трубе возвращать в Россию и закачивать в подземные хранилища.

Хранение
Подробнее о закачке. Традиционно для хранения больших объемов природного газа используют подземные газохранилища — ПГХ. В качестве таковых обычно используют отработанные нефтегазовые месторождения. Они есть в Поволжье, Башкирии, Татарстане, на Северном Кавказе. Их же можно использовать и для закачки СО₂, так как молекулы углекислого газа тяжелее молекул природного.

Вариант «производить водород с закачкой СО₂ на площадке добычи природного газа», по-видимому, рассматривает НОВАТЭК. Он уже подыскивает геологические структуры для закачки СО₂ в радиусе 40−100 км от своих месторождений.

Для летучего водорода потребуются более специфические условия. По словам исполнительного директора компании «Кекстон» Андрея Митиогло, для его хранения можно использовать соляные каверны, обладающие достаточной плотностью, чтобы не пропускать водород.

Рациональность водородной экономики
Необходимость и рациональность самого возникновения водородной экономики вызывает у участников рынка, особенно представителей нефтегазовой и химической отраслей, вопросы, большая часть которых сводится к двум.

Действительно ли безуглероден безуглеродный водород?

Каков экономический и энергетический эффект от всего экономического цикла обращения с водородом?

Начнем со второго вопроса. Участники рынка признают, что водород — это вторичный энергоресурс, поэтому энергетическая рентабельность (EROEI, отношение полученной энергии к затраченной) водорода заведомо меньше, чем от прямого использования энергоносителей, будь то газ или генерация на ВИЭ. По данным «Газпром водород», EROEI газа при использовании его на установках комбинированного цикла газовой турбины составляет 28, солнечных батарей — 2,1−3,8, ветростанций — 16, «зеленого» водорода — меньше единицы.

Это подтвердил заместитель гендиректора, руководитель департамента ядерной энергии МАГАТЭ Михаил Чудаков. На «Российской энергетической неделе» он высказался жестко и эмоционально: «Если, как „зеленые“ говорят, „мы сейчас начнем вырабатывать водород, а из водорода делать электроэнергию“, вы уйдете [на показатель EROEI.— Прим. ред.] меньше единицы. А это, извините за выражение, бред, то есть противоречит здравому смыслу. А вот атомная энергетика как раз хорошо приспособлена для того, чтобы производить водород, даже электролизом». Отметим, что МАГАТЭ разработала и выложила в открытый доступ ПО для оценки водородной экономики и калькулятор для первичной оценки себестоимости производства водорода.

Даже в качестве систем хранения энергии водород примерно вдвое уступает по эффективности существующим аккумуляторам.

Ответ на первый вопрос — о безуглеродности водорода — зависит от того, что берется за точку отсчета для определения углеродного следа на этапах производства и утилизации СО₂, если таковая необходима (например, для производства «голубого» водорода).

Да, уже разработаны методики жизненного цикла, предполагающие учет выбросов на этапах производства, хранения, транспортировки и использования. Но, как отмечает А. Михайлов, каждой партии невозможно дать цифровой паспорт выбросов. Можно сертифицировать маршрут — жизненный цикл. Такая работа уже ведется с Кореей и Японией. Еще один вариант — использовать отчуждаемое присвоение качества безуглеродности, по аналогии с закупками «зеленой» электроэнергии. В этом случае из условной трубы потечет «общий» водород, а сделка будет совершена с продавцом, подтвердившим свою безуглеродность.

Однако еще не все вопросы сняты. Например, в существующих методиках нет ответа на вопрос, как оценивать углеродный след, если предприятие производит несколько продуктов, скажем, аммиак и водород.

Кроме того, опрошенные участники рынка предлагают отодвигать точку учета углеродного следа глубже. Они считают, что необходимо учитывать углеродный след не только самого водорода, но и каждого из агрегатов, используемых для его производства, потому что, если бы не производился водород, то это оборудование не было бы изготовлено, и выбросов бы не было. При оценке углеродного следа предлагают учитывать всё, вплоть до следа сырьевых предприятий, производящих металлы и полимеры. При желании можно пойти еще глубже и оценить углеродный след производителей оборудования для горнодобывающих и химических производств, которым оно необходимо для увеличения производства под запросы новой отрасли. Если же учитывать, что химическая и горнодобывающая отрасли — также потенциальные потребители водорода, то в ­какой-то момент круг по оценке Scope 3 может замкнуться. Поэтому понятен ответ на вопрос, даст ли весь запускаемый сейчас промышленный маховик по извлечению водорода из угля, воды и метана сокращение выбросов парниковых газов.

Не всегда понятна финальная точка утилизации СО₂. Сейчас в Европе «правильными» признаются только два способа его утилизации: закачка в пласт и производство биотоплива. Последнее учитывается как энергоноситель, предотвращающий добычу ископаемого сырья и производства из него традиционного топлива. Поэтому из водорослей, которые производит СПК «Горный» для улавливания СО₂, производят именно биотопливо. Наземные способы утилизации, например, использование водорослей для удобрений и выращивания растений, считаются «неправильными», потому что они просто запускают круговорот веществ в природе. Это, кстати, один из аргументов против учета поглощающей способности лесов в качестве инструмента сокращения парниковых газов: мол, леса горят, листва и древесина гниют — и СО₂ снова попадает в атмосферу. Но каким должен быть срок хранения, в пределах которого СО₂ не должен покидать пределы хранилищ? Сто лет? Двести? Десять тысяч? Геологи признают, что обеспечить полную герметичность при хранении в подземных газохранилищах невозможно.

Еще более общие вопросы, которые задают участники рынка: зачем России водородная энергетика и каково ее место в этой истории? Не претендуя на исчерпывающий ответ, исходя из текущего знания представителей российских организаций, можно отметить, что водородная экономика в ее нынешнем виде — это грамотная инвестиционная идея. Почему? Как нам кажется, по двум причинам.

Первая — у нее удачная идеологическая подоплека: забота о климате и чистоте воздуха. Этой идее невозможно ничего противопоставить, ведь даже Google запретил монетизацию контента, опровергающего влияние человеческого фактора на изменение климата. И все же, вынеся за скобки всевозможные манипуляции и политические «зеленые» игры, нельзя не согласиться с тем, что на планете должно быть чисто, и к этому действительно надо стремиться.

Вторая причина заключается в том, что водородная экономика дает новую занятость. Речь не только о новых рабочих местах. Речь о занятости в головах. Сейчас большое количество людей, в том числе работающих на прежних должностях, уделяют много времени и сил тому, чтобы собрать существующие знания о водороде, получить новые, обработать их и извлечь из них выгоду. Госрегулирование и стандартизация, принципы и модели инвестирования, инжиниринг, консалтинг, маркетинг, пиар — вот лишь неполный перечень сервисов, которые станут надстройкой над базовой цепочкой технологий от производства до потребления (ее еще только предстоит построить). Эта идея затронет множество людей, так как она претендует на использование в большом количестве отраслей и даже в быту (личный и общественный транспорт, отопление жилья).

Можно предположить, что оптимальное отношение к водородной экономике — прагматизм. Но прагматизм не циничный — «быстро заработать деньги», а основанный на принципах ESG, призванных соблюсти интересы и бизнеса, и людей, и природы. Несмотря на весь пиар и маркетинговый шум вокруг этой концепции, сама по себе она представляется вполне здравой.

В материале приводятся данные, актуальные на 1 ноября 2021 года.