Пока внимание всего мира приковано к электромобилям, водородная энергетика продолжает развиваться — пусть и без громких заголовков. Уже сегодня строятся крупнейшие заводы по производству «зеленого» водорода, появляются новые технологии хранения энергии и развивается инфраструктура. О том, насколько близок водород к массовому применению, почему именно транспорт может стать главным драйвером отрасли и какое место в этом процессе занимает Россия, мы поговорили с председателем Совета Фонда развития инноваций в водородной энергетике (ФРИВЭ), учредителем ООО «Конструкция» Глебом Дудоладовым.
Биографическая справка: Глеб Борисович Дудоладов, председатель Совета Фонда развития инноваций в водородной энергетике (ФРИВЭ). Принимает участие с докладами на конференциях с проектами по внедрению экологичного транспорта в Санкт-Петербурге и России. Эксперт Президентской программы по подготовке управляющих кадров для народного хозяйства.
—В последние годы о водородной энергетике говорят не так часто, как несколько лет назад. Можно ли сказать, что интерес к ней снизился?
—Скорее наоборот. Сегодня отрасль переживает важный этап: она постепенно переходит от концепций и пилотных проектов к промышленной реализации. Да, сохраняются серьезные вызовы — прежде всего высокая стоимость производства и неопределенность спроса. Но одновременно мы видим масштабные технологические достижения и запуск крупных инфраструктурных проектов. Именно это говорит о том, что водородная энергетика становится зрелой отраслью.
Сегодня в мире уже реализуется целый ряд проектов, которые еще недавно казались слишком амбициозными
К примеру, в Саудовской Аравии завершается строительство комплекса NEOM — одного из крупнейших в мире проектов по производству «зеленого» водорода. Он будет работать на энергии солнца и ветра общей мощностью около 4 ГВт и сможет выпускать до 600 тонн водорода в сутки с последующей переработкой в 1,2 млн тонн «зеленого» аммиака в год. Начало производства ожидается в 2026–2027 годах. В Китае уже работает крупнейший промышленный завод Sinopec Kuqa, производящий «зеленый» водород для промышленности с использованием возобновляемых источников энергии. Страна также остается мировым лидером по производству и внедрению электролизеров.
Еще один пример — проект Envision Green Hydrogen-Ammonia, где производство водорода и аммиака полностью обеспечивается возобновляемой энергетикой, а управление процессами частично осуществляется с помощью технологий искусственного интеллекта. В Европе продолжается строительство крупных электролизных комплексов. Среди них — Holland Hydrogen в Нидерландах и REFHYNE 2 в Германии. В США развивается проект ACES Delta, который объединяет производство водорода с его крупномасштабным подземным хранением. Все эти проекты показывают, что водородная энергетика постепенно выходит за рамки экспериментальных разработок и становится частью мировой энергетической инфраструктуры.
—Какие технологические достижения вы считаете наиболее значимыми?
—Одно из самых интересных направлений — развитие водородных топливных элементов. Именно они во многом определяют перспективы использования водорода в транспорте. Например, австралийская компания Siltrax представила топливный элемент с рекордной удельной мощностью — 9,7 кВт на литр и 9,7 кВт на килограмм. Это позволяет делать энергетические установки легче и компактнее, что особенно важно для авиации, судоходства и тяжелого транспорта.
Есть успехи и в автомобильной отрасли. В ходе специального рекордного заезда автомобиль Hyundai Nexo на водородных топливных элементах преодолел более 1400 километров без дозаправки, превзойдя предыдущий рекорд Toyota Mirai. Конечно, речь идет о достижении, установленном в особых условиях, а не о стандартном запасе хода серийного автомобиля. Тем не менее этот результат хорошо демонстрирует потенциал технологии для дальних поездок при минимальном времени заправки.
Не менее активно развивается и инфраструктура. Во многих странах уже проектируются тысячи километров специализированных водородных трубопроводов, расширяется сеть заправочных станций, а существующие газопроводы начинают адаптировать для транспортировки водорода. Это свидетельствует о том, что отрасль развивается комплексно: одновременно совершенствуются производство, хранение, транспортировка и конечное применение водорода.
—Можно ли говорить, что водородная энергетика уже преодолела стадию экспериментов?
—Я бы сказал, что она находится на переломном этапе. По данным международных исследований, объем инвестиций в проекты, достигшие окончательного инвестиционного решения, за последние несколько лет вырос в несколько раз. Это означает, что отрасль постепенно переходит от стадии планов к практической реализации. При этом важно сохранять реалистичный взгляд. Сегодня низкоуглеродный водород по-прежнему составляет менее одного процента мирового производства. Себестоимость остается высокой, а рынок спроса еще только формируется. Поэтому говорить о полном переходе пока рано.
Однако именно сейчас создается фундамент будущей водородной экономики. Масштабные проекты, развитие технологий и растущий интерес инвесторов показывают, что водород перестает быть исключительно перспективной идеей и постепенно становится полноценным элементом мировой энергетики.
От мировой повестки — к российским реалиям
—А как на этом фоне выглядит Россия? Насколько мы готовы к развитию водородной энергетики?
—Потенциал у России действительно большой. Но сейчас главная задача — перейти от отдельных разработок к промышленному внедрению технологий. В первую очередь речь идет о создании серийного производства компактных энергоустановок на водородных топливных элементах.
Развитие водородной энергетики продиктовано не только экологическими целями. Это еще и вопрос технологической независимости, появления новых производств и повышения конкурентоспособности российской промышленности.
Сегодня Фонд развития инноваций в водородной энергетике (ФРИВЭ) занимается тем, чтобы объединить государство, бизнес и инвесторов вокруг перспективных проектов. Без такого партнерства вывести новую отрасль на промышленный уровень невозможно.
—Почему именно сейчас этой теме уделяется столько внимания?
—Потому что технологии уже созрели настолько, чтобы переходить от лабораторных разработок к промышленному производству. Правительство утвердило дорожную карту развития водородной отрасли на 2026–2036 годы. Ее главная задача — создать современный высокотехнологичный энергетический сектор, который сможет работать как на внутренний рынок, так и на экспорт.
При этом у России есть сразу несколько серьезных преимуществ.
Во-первых, мощная научная школа.
Во-вторых, огромная ресурсная база.
В-третьих, развитая газотранспортная инфраструктура.
Все это позволяет говорить не о догоняющем развитии, а о возможности занять собственную нишу на мировом рынке водородных технологий.
—Многие воспринимают водород исключительно как топливо для автомобилей. На самом деле область его применения гораздо шире?
—Безусловно. Водород уже давно используется в промышленности и космической отрасли. Там накоплен огромный опыт его производства, хранения и транспортировки. Сегодня задача состоит в том, чтобы сделать эти технологии доступными для повседневной жизни. Речь идет не только об автомобилях.
Не менее перспективное направление — компактные бытовые и промышленные генераторы на водородных топливных элементах. Такие установки способны обеспечить автономное энергоснабжение предприятий, удаленных объектов, телекоммуникационной инфраструктуры, медицинских учреждений и частных домов.
Чтобы подобные решения стали массовыми, необходимы инвестиции — как государственные, так и частные. Именно поэтому одна из задач ФРИВЭ заключается в поиске партнеров, готовых финансировать перспективные проекты и сопровождать их до промышленного внедрения.
—Тем не менее, именно транспорт сегодня считается одним из главных драйверов развития водородной энергетики?
—Совершенно верно. Именно транспорт способен создать устойчивый спрос на водород. Сегодня многие страны активно развивают электромобили. Это логичный этап энергетического перехода. Однако аккумуляторные технологии имеют объективные ограничения.
Главное из них — плотность хранения энергии.
Чем больше запас хода, тем тяжелее аккумулятор. Для легкового автомобиля это уже заметная проблема, а для грузового транспорта она становится критичной. Несколько тонн батарей уменьшают полезную нагрузку и делают перевозки менее выгодными.
Водородные топливные элементы позволяют решить эту задачу. При сопоставимом запасе энергии они значительно легче аккумуляторных систем, поэтому особенно эффективны для грузовиков, автобусов, специальной техники и других машин, которым ежедневно приходится преодолевать большие расстояния.
—Получается, водород и электромобили — это не конкуренты?
—Я бы не противопоставлял эти технологии. Скорее, каждая из них занимает свою нишу.
Для городской эксплуатации легковых автомобилей аккумуляторный электромобиль часто оказывается более рациональным выбором. Современного запаса хода достаточно большинству водителей, а зарядная инфраструктура развивается быстрыми темпами. Водород раскрывает свои преимущества там, где важны большой пробег, высокая грузоподъемность и минимальное время простоя. Именно поэтому во всем мире основное внимание сегодня уделяется грузовым автомобилям, автобусам, железнодорожному транспорту, судоходству и промышленной технике.
На мой взгляд, в будущем эти технологии будут не вытеснять друг друга, а работать параллельно, каждая в своей сфере.
«Водород — это не экзотика, а еще один способ хранить энергию»
—Давайте начнем с основ. Как работает автомобиль на водороде?
—По сути, это тоже электромобиль. Только вместо большой аккумуляторной батареи источником энергии служит водород.
Сначала с помощью электролиза воду разделяют на кислород и водород. Затем водород сжимают и хранят в специальных баллонах высокого давления. Во время движения он поступает в топливный элемент, где вступает в реакцию с кислородом воздуха. В результате вырабатывается электроэнергия, которая питает электродвигатель.
Единственный продукт этой реакции — вода в виде пара. Поэтому во время эксплуатации такой автомобиль не образует вредных выбросов. Главное отличие от аккумуляторного электромобиля заключается в том, что энергию хранит не батарея, а запас водорода в баллонах.
—Китай сегодня считается мировым лидером в этой области. Почему ему удалось уйти так далеко вперед?
—Китай сделал ставку на водородную энергетику значительно раньше многих стран и последовательно инвестировал в развитие всей отрасли — от производства компонентов до создания инфраструктуры.
Сегодня в стране выпускаются миллионы элементов для водородных систем, эксплуатируются десятки тысяч автомобилей на топливных элементах и развивается сеть специализированных заправочных станций. Именно комплексный подход позволил Китаю занять лидирующие позиции.
—А что мешает России двигаться такими же темпами?
—Прежде всего важно понимать: нельзя говорить, что Россия не обладает необходимыми технологиями. У нас есть сильные научные школы, ведутся исследования, создаются опытные образцы. Российские ученые работают над собственными протонообменными мембранами, совершенствуют каталитические материалы и постепенно снижают зависимость от зарубежных решений.
Проблема в другом.
Большинство этих разработок пока не вышло на стадию массового промышленного производства. И это связано не столько с наукой, сколько с экономикой.
—Что вы имеете в виду?
—Для появления крупного производства нужен рынок.
Сегодня в России практически нет спроса на водородный транспорт, потому что отсутствует инфраструктура. А инфраструктура не развивается, потому что нет достаточного количества транспорта. Получается классическая ситуация, которую экономисты называют проблемой «курицы и яйца»: нет автомобилей — невыгодно строить заправки; нет заправок — никто не покупает автомобили. Добавьте к этому высокую стоимость ключевых компонентов — прежде всего платиновых катализаторов и мембран, — и станет понятно, почему отрасль развивается постепенно.
—Значит, вопрос не столько в технологиях, сколько в экономике?
—Именно так. С научной точки зрения Россия обладает хорошими компетенциями.
Но промышленность всегда развивается вслед за рынком. Если нет устойчивого спроса, инвесторы не готовы вкладывать миллиарды рублей в строительство заводов, а производители — запускать серийный выпуск оборудования. Поэтому сегодня наиболее важная задача — сформировать внутренний рынок.
—Есть ли у России собственные преимущества, которые могут сыграть решающую роль в будущем?
—Безусловно. Одно из главных преимуществ — развитая газотранспортная система.
Во многих странах предполагается строить крупные заводы, производить водород и затем перевозить его на большие расстояния. У России есть возможность использовать другой подход. Благодаря существующей сети магистральных газопроводов водород можно производить непосредственно рядом с местом потребления, используя природный газ как сырье. Такой вариант позволяет сократить транспортные расходы и сделать многие проекты экономически более эффективными. Это одно из конкурентных преимуществ, которое вполне может стать важным фактором развития российской водородной энергетики.
«Полностью отказаться от нефти и газа Россия не сможет. Но водород способен стать новым экспортным продуктом»
—Какую долю в российской энергетике смогут занять возобновляемые источники энергии к 2035–2040 годам?
—Если говорить реалистично, то революции не произойдет. Сегодня доля солнечной и ветровой генерации в России остается относительно небольшой. Даже с учетом действующих программ развития к середине следующего десятилетия она, скорее всего, составит около 4–5% общего производства электроэнергии. При благоприятном сценарии этот показатель может быть немного выше, но ожидать стремительного перехода к полностью «зеленой» энергетике не стоит.
Важно учитывать особенности нашей страны. Россия располагает крупнейшими запасами природного газа, мощной атомной энергетикой и значительным гидроэнергетическим потенциалом. Именно сочетание этих источников и будет определять энергетический баланс в ближайшие десятилетия. Поэтому задача сегодня заключается не в отказе от традиционной энергетики, а в постепенном снижении углеродного следа и развитии новых технологий там, где они действительно эффективны.
—То есть, полный отказ от углеводородов — пока скорее политический лозунг, чем экономическая реальность?
—Для России — да.
Нефть и газ остаются основой экономики и важнейшими экспортными товарами. Кроме того, углеводороды — это не только топливо. Это сырье для химической промышленности, производства удобрений, пластмасс, лекарств и множества других продуктов. Поэтому говорить о полном отказе от их использования в обозримом будущем было бы неправильно. Более реалистичный сценарий — научиться использовать углеводороды значительно экологичнее.
Именно поэтому сегодня большое внимание уделяется технологиям улавливания и хранения углекислого газа (CCUS), развитию атомной энергетики, производству низкоуглеродного водорода и повышению энергоэффективности промышленности.
—При этом водород рассматривается как одно из новых экспортных направлений?
—Совершенно верно. Мировая энергетика постепенно меняется, и Россия заинтересована не только в продаже сырья, но и в поставках продуктов с высокой добавленной стоимостью. Водород способен стать именно таким продуктом. У нашей страны есть сразу несколько конкурентных преимуществ.
Первое — доступ к относительно недорогим энергоресурсам.
Для производства «зеленого» водорода необходимы большие объемы электроэнергии. В России такие возможности есть благодаря гидро- и атомной генерации.
Второе — крупнейшие запасы природного газа, которые позволяют производить «голубой» водород.
Третье — развитая газотранспортная инфраструктура.
И наконец, сильная инженерная и научная школа.
Все это создает хорошую основу для развития новой экспортной отрасли.
—Какие зарубежные рынки выглядят наиболее перспективными?
—В первую очередь страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Китай, Япония и Южная Корея уже реализуют масштабные национальные программы по развитию водородной энергетики и в перспективе будут нуждаться в значительных объемах импорта. Для России этот рынок особенно интересен благодаря географической близости. Европейское направление также сохраняет значение, однако здесь необходимо учитывать более высокую конкуренцию и политические риски. Поэтому азиатский рынок сегодня выглядит наиболее перспективным.
—Часто говорят о «зеленом», «голубом» и «желтом» водороде. В чем принципиальная разница?
—Различается прежде всего способ производства. «Зеленый» водород получают электролизом воды с использованием электроэнергии из возобновляемых источников. «Голубой» производят из природного газа, при этом углекислый газ, образующийся в процессе, улавливается и направляется на хранение или дальнейшее использование. Для России именно этот вариант сегодня выглядит наиболее экономически оправданным.
Есть и еще одно направление — «желтый» водород. Его получают с использованием электроэнергии атомных станций. Для нашей страны это особенно интересно, поскольку атомная энергетика обеспечивает стабильную генерацию практически без выбросов CO₂. Кроме того, активно исследуются перспективы производства так называемого «бирюзового» водорода, где вместо углекислого газа образуется твердый углерод, который сам по себе представляет промышленную ценность. Пока эта технология находится на стадии разработки, но ее потенциал весьма высок.
— Каким образом водород будут перевозить на большие расстояния?
— Сегодня наиболее практичным решением считается транспортировка не самого водорода, а аммиака. Эта технология давно используется в мировой химической промышленности. Аммиак проще хранить и перевозить морским транспортом, а уже в стране назначения из него можно снова получить чистый водород. Именно поэтому многие международные проекты ориентируются на экспорт аммиака как наиболее удобного носителя водорода.
—Расскажите о наиболее перспективных решениях для хранения и транспортировки водорода. Какие технологии сегодня заслуживают особого внимания?
—Одним из самых многообещающих направлений мы считаем хранение водорода в металлогидридах. Это технология, которая обеспечивает исключительную безопасность и высокую мобильность, и я убеждён, что именно за ней — будущее энергетического рынка.
Чтобы вы понимали масштаб: стандартный танк-контейнер массой 20 тонн способен аккумулировать до 1 тонны водорода. В пересчёте на объём это порядка 11 тысяч кубометров газа при давлении всего 2 МПа — примерно, как в обычном бытовом пропановом баллоне. Срок службы таких систем впечатляет: количество циклов зарядки-разрядки достигает 3000 раз, что делает их не только эффективными, но и экономически оправданными в долгосрочной перспективе.
—Где именно применение таких накопителей наиболее востребовано?
—Прежде всего, это системы резервного и автономного электроснабжения. Металлогидридные контейнеры идеально подходят для оснащения больниц, дата-центров и других критически важных объектов, где перебои с питанием недопустимы. В отличие от традиционных дизельных генераторов, водородные энергоустановки работают абсолютно бесшумно и не производят вредных выбросов. Для городской инфраструктуры, особенно в плотной застройке, это не просто преимущество, а зачастую единственно приемлемое решение с точки зрения экологии и санитарных норм.
—Каковы перспективы внедрения этой технологии в России? Есть ли конкретные наработки и партнёры?
—Да, и здесь у нас есть очень конкретные подвижки. Наш Фонд развития инноваций в водородной энергетике (ФРИВЭ) уже имеет китайских партнёров, которые выразили готовность совместно развивать данное направление на территории России. Речь идёт о полном цикле: от передачи технологий до организации производства систем хранения и транспортировки водорода. Проект соответствующего соглашения о сотрудничестве уже прошёл предварительное согласование с обеих сторон.
Сейчас этап, как говорится, «за заказами». Как только появятся первые подтверждённые запросы от потенциальных заказчиков, мы сможем перейти к практической реализации. Основными потребителями таких систем могут стать центры хранения и обработки данных, объекты телекоммуникационной инфраструктуры, медицинские учреждения, а также любые предприятия, для которых критически важно гарантированное сохранение электропитания в течение длительного времени при наступлении внештатной ситуации.
Мы считаем, что металлогидридные технологии — это идеальный баланс между безопасностью, мобильностью и ёмкостью накопления энергии, и будем последовательно продвигать их внедрение в российские реалии.
«Водород не заменит электромобили. У каждой технологии — своя задача»
—Во многих странах делают ставку на электромобили. Почему Россия рассматривает водород прежде всего для грузового транспорта?
—Потому что для разных видов транспорта нужны разные решения. Сегодня электромобили уже хорошо подходят для городской эксплуатации. Они удобны для ежедневных поездок, а зарядная инфраструктура постепенно развивается. Но когда речь идет о тяжелых грузовиках, междугородних автобусах или специальной технике, требования становятся совсем другими.
Главная проблема здесь — масса аккумуляторов.
Чтобы магистральный тягач мог проехать около тысячи километров без подзарядки, ему потребуется батарея весом в несколько тонн. Это уменьшает полезную нагрузку, увеличивает стоимость перевозок и снижает эффективность бизнеса.
Водородные топливные элементы позволяют решить эту проблему. При сопоставимом запасе энергии они значительно легче аккумуляторных систем, поэтому перевозчик использует грузоподъемность автомобиля для перевозки товара, а не дополнительного веса батарей.
—Насколько важным преимуществом остается время заправки?
—Для коммерческого транспорта это один из ключевых факторов. Магистральный грузовик или междугородний автобус не может простаивать несколько часов на зарядке. Каждый час простоя — это дополнительные расходы для перевозчика. Заправка водородом занимает примерно столько же времени, сколько заправка дизельного автомобиля, — около 10–15 минут. Именно поэтому водород сегодня рассматривается как одно из наиболее перспективных решений для дальних перевозок.
—А что насчет автобусов?
—Здесь преимущества тоже очевидны. Городские автобусы работают по фиксированным маршрутам. Это означает, что для обслуживания большого парка техники достаточно построить одну или две водородные заправочные станции в автобусном депо. Кроме того, водородные автобусы быстро заправляются и способны работать целый день без длительных остановок. Для городов это особенно важно, поскольку позволяет избежать высоких пиковых нагрузок на электросети, которые возникают при массовой зарядке аккумуляторного транспорта.
—Получается, легковые автомобили останутся электрическими?
— На мой взгляд, именно такой сценарий сегодня выглядит наиболее вероятным.
Современные электромобили уже обеспечивают запас хода, достаточный для большинства ежедневных поездок. Их стоимость постепенно снижается, а сеть зарядных станций продолжает расширяться. Для личного транспорта это делает аккумуляторные автомобили более доступным и рациональным выбором. Водородные легковые автомобили, скорее всего, останутся нишевым продуктом — по крайней мере до тех пор, пока не станет значительно дешевле сама технология и не появится развитая сеть водородных заправок.
—Российский климат часто называют серьезным препятствием для электромобилей. Может ли водород стать преимуществом именно для северных регионов?
—Действительно, климат имеет большое значение. При сильных морозах литий-ионные аккумуляторы теряют часть своей емкости, что сокращает запас хода электромобиля. Водородные топливные элементы менее чувствительны к низким температурам. Более того, тепло, выделяющееся в процессе работы, можно использовать для обогрева салона и поддержания оптимальной температуры самой энергетической установки. Поэтому для эксплуатации в северных регионах водородные технологии могут иметь дополнительные преимущества.
—Еще один аргумент — огромные расстояния между российскими городами?
—Совершенно верно. Россия — страна больших расстояний. Создать плотную сеть быстрых зарядных станций вдоль всех федеральных трасс — чрезвычайно сложная и дорогостоящая задача. Для тяжелого транспорта более рациональным выглядит создание водородных хабов в крупнейших логистических центрах и вдоль основных транспортных коридоров.
Кроме того, грузовики и автобусы эксплуатируются крупными автопарками. Это означает, что одна заправочная станция может обслуживать сразу десятки или даже сотни машин. С легковыми автомобилями ситуация совершенно иная — инфраструктуру приходится строить для миллионов индивидуальных пользователей.
Именно поэтому развитие водородной инфраструктуры целесообразно начинать с коммерческого транспорта.
—Получается, речь идет не о конкуренции технологий?
—Именно так. Часто пытаются противопоставить аккумуляторные электромобили и водородный транспорт. Но на практике они решают разные задачи.
Электромобиль наиболее эффективен в городской среде, где пробеги сравнительно невелики, а зарядка может происходить дома или на парковке. Водород показывает свои преимущества там, где важны большой запас хода, минимальное время дозаправки и высокая грузоподъемность.
Поэтому через 10–15 лет мы, скорее всего, увидим не победу одной технологии над другой, а их сосуществование. Легковые автомобили будут преимущественно электрическими, а значительная часть грузового транспорта, междугородних автобусов и специальной техники сможет использовать водородные топливные элементы.
Именно такое распределение позволит максимально эффективно использовать преимущества каждой технологии.
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/1054244/