Сможет ли Россия занять достойную нишу в новой "водородной" мировой экономике?
В предыдущей статье "водородной серии" мы успели рассмотреть актуальность проблемы "водородного перехода", кратко изучить методы промышленной генерации чистого водорода, определить преимущества, которые могут помочь России завоевать пальму первенства в конкурентной борьбе за лидерство на новом привилегированном энергетическом рынке, и проанализировать текущий опыт российских компаний в выработке этого перспективного энергоресурса. Сегодня предлагаем изучить оставшиеся не менее важные вопросы – как лучше добывать чистый водород, как его транспортировать без существенных ценовых издержек и где использовать: от "Конституции о водороде" до водородных автобусов и такси… Прогресс не остановить. К 2030 году можно прогнозировать потребление водорода в мире в пределах 150-200 млн тонн, из них в Китае – 35-40 млн тонн (в целом в дружественных России странах – до 50 млн тонн). У нас есть шанс занять в нем достойную нишу, доведя экспорт водорода до 5-10 млн тонн. Предпосылки очевидны – огромная минерально-сырьевая база углеводородного сырья, наличие атомных и гидроэлектростанций, квалифицированные инженерные кадры, фундаментальная наука, не потерявшая накопленных знаний за бурные 1990-е годы, поддержка на государственном уровне. И как бы ни было тяжело, овчинка выделки стоит…
Итак, рассмотрим способы транспортировки водорода. Частично его можно будет применять в местах его генерации, частично – отправлять в другие районы. Здесь можно будет использовать существующую в России газотранспортную систему, правда, не стоит забывать: водород менее плотен относительно метана и взрывоопаснее его. Возможно, потребуется серьёзная модернизация существующих газопроводов и связанной с ними энергетической инфраструктуры.
Есть и другой вариант – доставлять водород до места назначения в сжатом и сжиженном виде в цистернах. Тут есть ограничения по расстоянию транспортировки: для сжатого водорода – 300 километров, для сжиженного – 4 тыс. километров. Плюс надо понять, каким же образом хранить водород – под землёй или в специальных ёмкостях.
Между тем существует метод, позволяющий избежать значительных издержек, связанных с доставкой и сохранением водорода, – применить палладий, обладающий интересным свойством, а именно способностью впитывать водород в объёме в 90 раз больше собственного объёма.
Аргументы против этого метода – мол, палладий дорог и тяжёл – несостоятельны. Тонна алюминия не легче тонны палладия, дороговизна – понятие относительно (бывают сплавы алюминия, не уступающие по стоимости палладию). Зато диффузия водорода в палладии приводит его в квазижидкое состояние, обеспечивающее лёгкую отдачу газа при сравнительно невысокой температуре (не считая его эффективности в ходе термокатализа метана).
Любопытная деталь: в США и ЮАР добыча палладия на протяжении нескольких лет падает быстрыми темпами. В России её снижение идёт не столь стремительно, и вот почему: наш "Норильский никель" корректирует добычу и выпуск палладия в зависимости от спроса на этот металл (ослабленного в 2020–2022 годах пробуксовкой глобального автопрома), не желая рушить цены на него на глобальном рынке. Одновременно "Норникель" существенно прирастил запасы палладия. Его конкуренты Anglo American Platinum, Lonmin, Royal Bafokeng Platinum, наоборот, не смогли расширить собственную сырьевую базу из-за неудачных геологоразведочных работ, поэтому у них добыча сильно просела.
Данные факты закладывают основу для водородного перехода, и его драйвером может выступить автомобилестроение.
Недаром разработкой водородных машин занимаются Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler, Honda и даже КамАЗ. Конечно, неудачи неизбежны. Основные аргументы против водорода – его взрывоопасность и отсутствие достаточного числа зарядных станций.
Однако взрывоопасны не только водород, но и метан, бензин и дизельное топливо, – взлететь на воздух могут и машина, и целый дом. Создание сети зарядный станций – вопрос времени. Главный вопрос будет лежать в плоскости экономики: необходимо уменьшить стоимость автомобилей, ездящих на водороде. И это реально, ведь технологии неуклонно прогрессируют – достаточно вспомнить, сколько стоили мобильные телефоны 20 лет назад, а сколько в наши дни.
Не мешало бы приступить к подготовке правовой базы по применению водорода, пока дело ограничивается утверждённым в 2020 году планом мероприятий по развитию водородной энергетики до 2024 года. В Южной Корее в 2021 году был принят закон, регулирующий его оборот по трём направлениям: достижение прозрачного ценообразования на водород, формирование инфраструктуры для хранения и заправки водородом автомобилей и обеспечение должной безопасности водителей и пассажиров. Он нацелен на реализацию амбициозных задач – строительство в Южной Корее 1,2 тыс. зарядных станций, вывод на маршруты 80 тыс. водородных такси, 40 тыс. автобусов и 30 тыс. грузовиков к 2040 году.
Принятие аналогичных законов в разных государствах может быть не за горами. В Польше до конца 2022 года планируется утверждение "Конституции о водороде". И даже без законов процесс двигается – в Осло и Роттердаме катаются водородные автобусы, в Париже есть парк такси.
Нельзя сбрасывать со счетов перспективы использования водорода в рельсовом транспорте.
Еще в 2018 году французский Alstom отправил курсировать в порядке эксперимента водородный пассажирский поезд Coradia iLint по маршруту между городами Букстехуде и Куксхафеном, находящимися на северо-западе Германии. На его крыше была установлена цистерна с водородом и топливный элемент, преобразующий его энергию в электрический ток. Образующиеся в процессе движения излишки электроэнергии передаются на литий-ионные аккумуляторы, которые можно включить в случае полного истощения запаса водорода в баке.
Испытания прошли успешно, и в июле текущего года 14 штук Coradia iLint стали ездить между двумя городами на регулярной основе. Coradia iLint разгоняется до 140 километров в час и на одной зарядке бесшумно пролетает 1 тыс. километров. Они обошлись в 86 млн долларов (включая контракт на 30-летнее обслуживание) и были переданы железнодорожному оператору Eisenbahn und Verkehrsbetriebe Elbe-Weser (EVB), приобрётшему их частично за счёт собственных средств, частично за счёт субсидий, предоставленных правительством Германии.
В ближайшие годы в Германии должно заработать двое парков водородных поездов. До конца 2022 года 27 Coradia iLint приступят к перевозке пассажиров к западу от Франкфурта-на-Майне, заряжаясь водородом на станции, построенной в его пригороде. Пару лет спустя семь поездов Mireo Plus-H, созданных Siemens, будет ездить на линии к северу от Берлина. Их скорость выше, нежели у Coradia iLint, — 160 километров в час.
В России машиностроительные компании тоже не сидят сложа руки. "Трансмашхолдинг", "Росатом" и администрация Сахалинской области намерены к 2024 году выпустить и обкатать собственный водородный пассажирский поезд. "Газпром" и РЖД прорабатывают вопрос об их курсировании на железной дороге "Обская – Бованенково – Карская" (самой северной в мире) для перевозки грузов, предназначенных для освоения углеводородных месторождений Ямало-Ненецкого автономного округа, "РусГазКрио" и "Криомаш БЗКМ" проектируют "Голубой вагон" – прицепной энергетически тендер к действующим локомотивам.
