Научно-технический, ресурсный и технологический потенциал России в водородной энергетике

Введение

Возможности использования водорода в энергетических целях из-вестны давно, и интерес к ним проявлялся не один раз: в 1970 е годы – в связи с нефтяными кризисами, в 1990 е и 2000 е годы – в связи с ростом озабоченности изменением климата. Это стимулировало соответствующие исследования и разработки (с акцентом на транспорт), но масштабного практического внедрения водородных технологий не происходило. Ситуа-ция стала меняться по мере того, как всё больше стран начали стремиться к устойчивому развитию в области энергетики, к переходу в углеродно--нейтральное состояние, к поддержке энергетического перехода как кон-цепции безуглеродной энергетики будущего, осознав, при этом, что только на путях использования возобновляемых источников энергии этой цели не добиться.
Водород стал важнейшей составляющей политики перехода в угле-родно-¬нейтральное состояние всех стран, объявивших о таких целях. При-чём, как сказал в интервью Financial Times исполнительный директор Международного энергетического агентства Фатих Бирол: «Я никогда не видел ни одной технологии, которая пользовалась бы такой всеобщей поддержкой всех правительств. Обычно у правительств разные взгляды – на атомную энергетику, газ, нефть, уголь, электромобили, но, когда дело доходит до водорода, все любят водород, и многие правительства прини-мают водородные стратегии, одну за другой» [1].
Не осталась в стороне от этого тренда и Россия, которая не только полностью обеспечивает свои потребности в энергоресурсах их нацио-нальным производством, но и является их крупнейшим экспортёром. Ис-ходя из мирового тренда на декарбонизацию экономики, формируемого Парижским соглашением по климату, правительство России 12 октября 2020 года приняло план мероприятий «Развитие водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года».
Вышеизложенное обусловило актуальность выбранной темы.
Целью данной работы является изучение научно-технического, ре-сурсного и технологического потенциала России в водородной энергетике.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, таких как:
 рассмотреть современное состояние водородной энергетики Рос-сии;
 проанализировать перспективы развития современных технологий в области водородной энергетики России.
Объектом исследования является водородная энергетика России, предметом – особенности и проблематика действующего научно-технического, ресурсного и технологического потенциала в рассматривае-мой отрасли.


1 Современное состояние водородной энергетики России

Россия имеет большой опыт в области разработки и освоения водо-родных энергетических технологий. Еще в 30 е годы прошлого столетия в Советском Союзе в МВТУ им Н. Э. Баумана велось исследование влияния добавок водорода к бензину для автомобильных двигателей. Однако прак-тическое применение водорода в качестве моторного топлива по этой тех-нологии началось не от хорошей жизни в Великую Отечественную вой¬ну – в 1941 г. в блокадном Ленинграде.
Широким фронтом исследования и разработки в области водорода и водородных технологий велись в 1970 е годы в рамках государственной программы «Водородная энергетика». В рамках этой программы была разработана концепция водородной энергетики с атомным производством этого газа. Как вспоминает выдающийся физик-¬ядерщик, академик Н. Пономарёв-Степной, советские учёные уже в то время хорошо понима-ли, что водородная энергетика – это новый технологический уклад, в ко-тором водород играет роль накопителя энергии, энергоносителя и химиче-ского реагента в промышленности, а применение атомных технологий поз-воляет обеспечить его экологически чистое производство. Хорошо пони-мали и всю энергозатратность получения этого газа, сырьем для произ-водства которого являются лишь вода и углеводороды [2]. В последней четверти ХХ века, благодаря крупным государственным вложениям, в стране был создан уникальный научно-¬технический задел (ракетно--космический комплекс «Энергия-¬Буран», энергетические установки под-водных лодок, самолет «ТУ 155» и др.) и сформирован серьезный потен-циал в этой области [3].
В период реформирования экономики страны этот задел был в зна-чительной степени утрачен, а потенциал ослаблен. Новый этап развития водородной энергетики начался в России лишь в 2000 е годы, когда зна-чение этой тематики получило признание государства [4].
В 2003 г. создана некоммерческая Национальная ассоциация водо-родной энергетики (НАВЭ). Задача ассоциации – стимулирование разви-тия и применения водородных технологий и использования водорода в качестве энергоносителя, а также развития индустрии топливных элемен-тов. Первые результаты получены в 2006 году, когда состоялся первый автопробег водородных автомобилей, в ноябре 2019 года – испытания в Санкт-¬Петербурге водородного трамвая, в мае 2020 года – в Московской области появилась первая водородная заправка. Ведутся разработки по использованию водорода на АЭС как накопителя энергии. Однако сегодня водород в России – это промышленный газ, который создается и исполь-зуется, как правило, непосредственно на местах его потребления, в основ-ном при производстве аммиака, метанола, в нефтепереработке и т. п. Об-щий выпуск водорода в России составляет около 5 млн т в год.
В последнее время водородной тематике стало уделять внимание и правительство страны. Необходимость разработки водородных техноло-гий, включая технологии производства, водородных систем, аккумулиро-вания энергии и покрытия неравномерностей графика нагрузки на объекты генерации, технологий хранения и транспортировки водорода упоминает-ся в ряде стратегических документов. Один из последних из них – Энерге-тическая стратегия России на период до 2035 г. (ЭС 2035), принятая в июне 2020 г. [5]. В ответ на новую государственную политику в области водорода крупнейшие компании России, включая «Газпром», «Росатом», «Ростех» и др., и Российская академия наук активизировали разработку и маркетинговые исследования в области производства и экспорта водорода.
Задачей водородной энергетики, согласно ЭС 2035, является разви-тие производства и потребления водорода, вхождение Российской Федера-ции в число мировых лидеров по его производству и экспорту. В комплекс ключевых мер, способствующих решению этой задачи, входят:
 государственная поддержка созданию инфраструктуры транспор-тировки и потребления водорода и энергетических смесей на его основе, а также обеспечение законодательной поддержки производства водорода;
 увеличение масштабов производства водорода из природного га-за, в том числе с использованием ВИЭ и атомной энергии;
 разработка отечественных низкоуглеродных технологий произ-водства водорода методами конверсии, пиролиза метана, электролиза и других технологий, в том числе с возможностью локализации зарубежных технологий;
 стимулирование спроса на внутреннем рынке на топливные эле-менты на основе водорода со стороны транспорта, а также на использова-ние водорода и энергетических смесей на его основе в качестве накопите-лей и преобразователей энергии для повышения эффективности централи-зованных систем энергоснабжения;
 создание нормативной базы в области безопасности водородной энергетики;
 интенсификация международного сотрудничества в области разви-тия водородной энергетики и выхода на зарубежные рынки.
Основным же показателем решения задачи водородной энергетики в ЭС 2035 назван экспорт водорода, объём которого к 2035 году должен достичь 2 млн тонн.


2 Перспективы развития современных технологий в области водо-родной энергетики России

Для реализации имеющегося в стране потенциала и достижения за-ложенных в Энергетической стратегии целей, ведомства подготовили спе-циальный план мероприятий (дорожную карту) по развитию водородной энергетики в России до 2024 года [6], который 12 октября 2020 г. был утверждён правительством России.
Основной целью этого плана названа организация первоочередных работ по формированию в России высокопроизводительной экспортно ориентированной водородной энергетики, развивающейся на основе со-временных технологий и обеспеченной высококвалифицированными кад-рами. Достижение этой цели намерены осуществить путем совершенство-вания нормативно-¬правовой базы, формирования и реализации мер госу-дарственной поддержки проектов по производству, хранению, транспор-тировке и использованию водорода, укрепления позиций отечественных компаний на рынках сбыта готовой продукции, а также проведения науч-но-¬исследовательских и опытно-¬конструкторских работ по критически важным направлениям развития науки, техники и технологий.
В плане мероприятий восемь целевых разделов, таких как:
 стратегическое планирование и мониторинг развития водородной энергетики;
 мероприятия по стимулированию и государственной поддержке развития водородной энергетики;
 формирование производственного потенциала;
 реализация приоритетных пилотных проектов в области водород-ной энергетики;
 научно-¬техническое развитие и разработка высокотехнологичных решений;