Водородная революция: быть или не быть?
Julkaistu: 28.01.2013
Водородная революция: быть или не быть?
После мирового финансового кризиса интерес к водородной энергетике в России значительно угас. Уход крупных финансовых инвесторов (прежде всего «Норникеля»), отсутствие серьезной финансовой поддержки со стороны государства – все это отбрасывает нашу страну за периметр водородной экономики, которая постепенно строится в развитых странах. А ведь патенты на ключевые технологии и лидерство в только развивающейся отрасли, которая через 20-30 лет может полностью вытеснить привычный углеводород и изменить мировые порядки, могло бы стать тем самым инновационным прорывом, над реализацией которого бьются ученые из «Сколково».
В этом кратком обзоре несколько слов о концепции водородной экономики, перспективах водородной революции и состоянии отрасли в развитых странах.
Запасы нефти и газа не бесконечны
На данный момент в мире полностью сформировалась экономика, основанная на ископаемых видах топливах (прежде всего на углеводородных источниках). Однако ряд экспертов считает, что успех экономики нефти и газа носит временный характер. Как ни повышай энергоэффективность и коэффициент извлечения нефти и газа, использование ископаемых источников энергии постепенно и неотвратимо ведет человечество к общемировой экологической катастрофе (парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди и т.д.) и глобальным геополитическим потрясениям (из-за истощения и неравномерного распределения энергетических ресурсов). Когда углеводороды иссякнут, придется менять парадигму рынка энергоресурсов и на смену традиционному бензину или газу сможет прийти новый вид энергоносителя, пускай не столь дешевый, зато экологически чистый и имеющий колоссальные запасы.
В 1974 году мировое сообщество, обеспокоенное проблемами глобального потепления и истощения углеводородных ресурсов, нашло способ избавиться от этих глобальных угроз. В качестве спасительного топлива и венца развития альтернативной энергетики был выбран водород. Таким образом, водород, самое распространенное вещество во Вселенной, вот уже треть века претендует на роль «game changer’а» мировой энергетики. При этом нужно ясно понимать, что полностью противопоставлять водородную энергетику углеводородной энергетике неправильно. Если последняя включает в себя одновременно два направления развития «Downstream» (переработка и использование энергии) и «Upstream» (добыча первичного энергетического сырья), то водородная энергетика сама по себе не является новым источником энергии. В природе водород находится в связанном состоянии (в составе воды, углеводородов, биомассы, различных органических отходов). Получение водорода из этих химических соединений требует затрат энергии, поэтому водород стоит рассматривать только как искусственный промежуточный энергоноситель. Поэтому, используя стандартные методы получения водорода, сложно рассчитывать на более дешевую энергию, чем получаемую первичных источников. Однако существенного выигрыша можно добиться за счет высокого КПД топливных ячеек и водородных двигателей (более 50%). Кроме того, водород может стать носителем экологически чистой энергии, полученной из возобновляемых источников энергии и атомной промышленности, а также заменить бензин и газ в случае истощения их запасов.
Однако называть сегодняшнюю водородную энергетику экологически чистой – значит немного лукавить. С точки зрения экологии стратегия производства водорода из природного топлива мало чем отличается от их непосредственного сжигания. Если в последнем случае вредные выбросы в атмосферу появляются на стадии использования топлива, то в первом мы имеем практически те же выбросы, но на стадии получения водорода. Поэтому нужно пояснить, что в перспективе планируется, что технологии производства водорода из органических топлив (природного газа, угля, нефтепродуктов, биомассы и т.п.) будут вытесняться другими экологически чистыми технологиями (атомно-водородная энергетика, электролиз воды, плазмохимия и альтернативная энергетика). Некоторые ученые даже предполагают, что колоссальные запасы водорода скрыты в недрах земли (теория о металлогидридной оболочке земной коры). Например, в России изучение возможности прямой добычи водорода проводится в Тункинской долине в Бурятии. Некоторые перспективы подает концепция алюмоводородной энергетики, согласно которой за счет процесса окисления порошка алюминия в воде освобождается большое количество тепла и водорода.
Водородная революция?
Естественно будет предположить, что за идеей такого глобального изменения рынка энергоресурсов стоят серьезные политические силы. Корни водородного бума, который произошел в начале 21-го века, как и корни недавно произошедшей сланцевой революции, стоит искать в США. В основе этих двух революций лежит желание Америки укрепить свое влияние на энергетическом рынке. В начале 2000-х собственная добыча углеводородов в США начинала постепенно падать, а импорт в ближайшем будущем мог стремительно вырасти. Такая утрата влияния не могла устраивать администрацию США, поэтому в 2003 году была провозглашена атомно-водородная инициатива, согласно которой через 20 лет весь мир (а развитые страны и того раньше) должны были перейти на новый вид моторного топлива – водород. Водород в заголовках американских газет того времени был назван топливом «свободы». Инициатива была поддержана странами «большой восьмерки», под эгидой которых было создано Международное партнерство по водородной экономике, целью которого является международное сотрудничество и содействие разработкам и внедрению водородных технологий и топливных элементов.
Инициативу поддержали в России, при этом государству сразу удалось найти крупного частного инвестора в лице «Норильского никеля». Эта российская компания является крупнейшим производителем платины и палладия, уникальных по свойствам материалов, необходимых для разработки топливных элементов, хранения и очистки водорода. В случае успеха водородной энергетики «Норникель» за счет своих ресурсов платины и палладия смог бы контролировать значительную долю рынка водородных разработок.
На развитие отрасли были выделены десятки миллионов долларов. При поддержке правительства и бизнес-структур началось создание ряда институтов и предприятий, работающих над проблемами водородной отрасли (Инновационная компания «Новые энергетические проекты», НТЦ «ТАТА», Институт водородной экономики, Национальная ассоциация водородной энергетики, Центр Комплексного Развития Технологий и Энерготехнологических Систем и др.). В 2007-2008 годах выполнялось около 40 проектов НИОКР в области водородной энергетики с финансированием до 450 млн. рублей в год. При этом наибольшее финансирование было выделено на НИОКР по направлениям «Производство водорода» и разработка «Топливных элементов».
Конец «водородного бума»
Однако с началом финансового кризиса в 2008 году ОАО ГМК «Норильский никель» перестало финансировать проект в области водородных технологий и топливных элементов, обанкротило свою дочернюю компанию ООО «НИК НЭП», занимающуюся управлением НИОКР. Одновременно с этим было свернуто большинство федеральных программ поддержки НИОКР по водородной энергетики. Среди причин такого решения и начавшийся финансовый кризис, конфликт акционеров «Норникеля» и далекие перспективы коммерцаилизации проектов водородной энергетики. Удивительно, но в подготовленном Правительством РФ проекте «Инновационная энергетика», который обсуждался в сентябре 2009 года на совместном заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики и президиума Совета по науке, технологиям и образованию, среди приоритетных направлений науки еще год назад крайне перспективная водородная энергетика уже не значилась. На этот факт обратил внимание Д. Медведев, на что министр экономического развития РФ Э. Набиуллина ответила, что к массовой коммерческой разработке технологии водородной энергетики пока не готовы. Тем не менее, в указе президента от 7 июля 2011 года водородная энергетика все-таки включена в перечень критических технологий приоритетных направлений развития науки, однако спад финансирования и интереса к водородным технологиям от этого не остановился.Амбициозным проектом, который мог исправить положение дел в водородной энергетике, мог стать запуск водородного общественного транспорта на Олимпийских играх в Сочи (аналогичные проекты были запущены ранее на олимпийских играх в Лондоне, Пекине и Ванкувере). Однако в силу тех или иных причин проект не был поддержан, и популяризация и развитие водородной энергетики в России не поднялись выше уровня 2009 года.
Глава Роснауки Б. Реутов в одном из интервью назвал идею водородной революции «ложной». И заявил, что не ожидает революцию в ближайшие годы, а происходящую «пиар-акцию» водородной революции он связал с желанием втянуть Россию и другие страны в очень дорогую технологическую гонку, которая может нанести ущерб развитию других инноваций, в которых страна остро нуждается. (Когда-то тоже самое в «Газпроме» говорили про сланцевый газ ). По его словам, этот миф создан, чтобы убедить остальной мир, что скоро нефть и газ окажутся ненужными, их вытеснит водород, а значит, сохранять запасы углеводородов бессмысленно, их надо побыстрее распродавать.
Если не мы, то кто?
Спад интереса к водородной энергетике на период мирового кризиса наблюдался не только в России, однако многие страны продолжили поддержку развития водородной экономики. Так, США, несмотря на постепенное сокращение финансирования бюджетных программ под предлогом начала коммерциализации водородных технологий, остаются лидерами по инвестициям в этой области. Лучше всего дела с водородной энергетикой обстоят в Японии. Сейчас страна является лидером по объему использования водородных топливных элементов (на 2011 год продано более 5000 тыс.).
В целом, по данным Европейской комиссии, в 2010 году главными инвесторами в развитие водородной энергетики были: США ($500 млн.), Япония ($300 млн.), страны ЕС ($230 млн.), Южная Корея ($100 млн.) и Китай ($60 млн.). Из европейских стран большие надежды подают проекты из Франции, Германии и Великобритании. В Германии действует Национальная инновационная программа в области водородной энергетики (National Hydrogen Fuel Cell Innovation Program), ее бюджет на 2007-2016 гг. запланирован на уровне €1,4 млрд. В стране активно идет подготовка к строительству сети заправочных станций (программа HRS) для машин, работающих на водородном топливе. Коммерциализацией и разработкой технологий водородной энергетики активно занимаются во Франции (абсолютный лидер в ЕС по атомным технологиям). В практических разработках, в частности, преуспела французская McPhy Energy.
В других странах к процессу коммерциализации водородной энергетики постепенно подключаются бизнес-структуры и производители транспорта. Огромные транснациональные компании медленно разворачивают мировой автопром на внедрение водородных автомобилей. Первым этапом такого внедрения будут автомобили с комбинированными энергоустановками (гибриды), вторым – электромобили на основе водородных аккумуляторов. На прошедшей конференции World Hydrogen Energy 2012 такие компании, как Daimler AG, Honda, Hyundai и Toyota подтвердили свои планы начать серийный выпуск водородных автомобилей к 2015 году. Между тем, многими компаниями уже созданы прототипы водородных гибридных автомобилей, которые проходят испытания (BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 Hydrogen RE, Focus FCV, Honda FCX Clarity, Hyundai Tucson FCEV, Nissan X-TRAIL FCV, Toyota Highlander FCHV, Mercedes-Benz Citaro, Peugeot Honey-B и другие). К слову, российские компании (АвтоВаз и Газ), ранее также участвовавшие в процессе создания гибридных водородно-бензиновых двигателей (опытные образцы «ВАЗ-2111 - АНТЭЛ-2» и ГАЗ-330232), на текущий момент фактически приостановили перспективные проекты.
Рука на пульсе
Несмотря на сокращение государственной поддержки и отсутствие крупных частных инвесторов, водородная наука в России сохраняет признаки жизни. Например, в Санкт-Петербурге ежегодно проходит конференция «Физические проблемы водородной энергетики», слышна русская речь и на крупных международных конференциях, посвященных водородных технологиям (World Hydrogen Energy Conference, Metal-Hydrogen Systems и др.), несмотря на скромную поддержку государства, продолжают появляться статьи российских авторов о новейших разработках в отрасли в ведущих международных журналах (International Journal of Hydrogen Energy и др.) Можно сделать вывод, что наши ученые пока держат руку на пульсе современных водородных технологий, тем самым сохраняя надежду на то, что при росте финансирования российские водородные технологии еще способны завоевать мир. В дополнение к научным разработкам, технические комитеты за последние три года успели подготовить ряд государственных стандартов в области использования водородного топлива на транспорте, что сделало практическое использование водорода в качестве моторного топлива на шаг ближе. Руку на пульсе водородной энергетики держат не только представители академических институтов, но и крупные российские компании, которые в будущем могут превратиться в крупных инвесторов (например, за счет включения водородного топлива в разрабатываемую «Газпромом» программу по развитию моторного топлива на основе природного газа). В подтверждение этого, в 2011 году на конференции Мирового газового союза представителями ОАО «Газпром» был сделан доклад «Перспективы применения новых энергоносителей на основе метано-водородного топлива», а двумя годами ранее представители ВНИИГАЗ выпустили книгу «Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы».
Таким образом, несмотря на скепсис, высказываемый некоторыми российскими экспертами в отношении перспектив водородной энергетики, наука пока продолжает поддерживать жизнь пациента, который после ухода инвесторов впал в состояние анабиоза. А российские бизнесмены, по-видимому, изучают взлеты и падения западных водородных проектов, чтобы в случае коммерческих успехов в одночасье дать пациенту глоток свежего воздуха.
Send message