ВОДОРОД: Тема номера ВОПРОСЫ, ПРОБЛЕМЫ И ВОЗМОЖНОСТИ - Энергетическая политика
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
РГАСНТИ 44.09.29 ISSN 2409-5516
ОБЩЕСТВЕННО-ДЕЛОВОЙ
НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
№3(157), март 2021
Тема номера
ВОДОРОД:
ВОПРОСЫ, ПРОБЛЕМЫ И ВОЗМОЖНОСТИ
Источник фото на обложке: ЗАРОЖДАЮЩЕГОСЯ РЫНКА
Shad.off / Depositphotos.com
Содержание Contents
5 Слово редакторов 5 Editor’s Column
Газ Gas
6 О. Аксютин, А. Ишков, К. Романов, Р. Тетеревлев. 6 O. Aksyutin, A.Ishkov, K.Romanov, R. Teterevlev.
Роль российского природного газа в развитии The role of Russian natural gas in the development of
водородной энергетики hydrogen energy
20 А. Конопляник. Альтернативный внешнеэкономический 20 A. Konoplyanik. Russian hydrogen energy economy:
сценарий для российского водорода an alternative external trade scenario
34 Д. Дауди, Г. Рожнятовский, А. Ишмурзин, 34 D. Daudi, G. Rozhiatovskii, A. Ishmurzin, N. Kodryanu,
Н. Кодряну, Н. Попадько. Перспективы N. Popadko. Horizons for the production
«голубого» водорода в России of blue hydrogen in Russia
Энергопереход Energy transition
44 Д. Холкин, И. Чаусов. Три ловушки российской 44 D. Kholkin, I. Chausov. Three pitfalls of the Russian
водородной стратегии hydrogen strategy
Регионы Regions
58 А. Мастепанов, А. Сумин. 58 A. Mastepanov, A. Sumin.
Энергетическая политика Бразилии Energy policy of Brazil
80 С. Попов, О. Балдынов, К. Корнеев, Д. Максакова. 80 S. Popov, O. Baldynov, K. Korneev, D. Maksakova.
Электроводородная инфраструктура в Северо- The Electro-Hydrogen Infrastructure in Northeast Asia
Восточной Азии
Energy
Энергетика
98 I. Epishkin. Management skills in emergencies based
98 И. Епишкин. Управленческое мастерство при ЧС on a systems approach
на базе системного подхода
УЧРЕДИТЕЛИ ИЗДАТЕЛЬ НАУЧНО-РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ В.А. Крюков – акад. РАН, д. э. н., Главный Фотограф Журнал зарегистрирован Перепечатка материалов Тираж 1000 экземпляров
директор ИЭОПП СО РАН редактор Иван Федоренко в Федеральной службе и использование их в любой форме,
В.В. Бушуев – акад. РАЕН и РИЭ, д. т. н., Е.А. Телегина – член-корр. РАН, по надзору в сфере связи, в том числе в электронных СМИ, Периодичность выхода 12 раз в год
Министерство энергетики Федеральное председатель совета, ген.директор ИЭС д. э. н., декан факультета РГУ Анна Горшкова информационных технологий
Дизайн и верстка возможны только с письменного Цена свободная
Российской Федерации, государственное А.М. Мастепанов – акад. РАЕН, д. э. н., нефти и газа им. И.М. Губкина и массовых коммуникаций разрешения редакции
107996, ГСП‑6, г. Москва, Научный Роман Павловский
бюджетное учреждение руководитель Центра энергетической А.И. Громов – к. г. н., директор по Отпечатано в «ПБ «Модуль»,
ул. Щепкина, д. 42 «Российское энергетическое политики ИПНГ РАН энергетическому направлению ФИЭФ редактор Адрес редакции:
Свидетельство о регистрации Редакция не несет ответственности 115162, Москва, Мытная улица,
Д.А. Соловьев – к. ф.-м. н., С.П. Филиппов – акад. РАН, Виталий Бушуев средства массовой информации за содержание рекламных дом 48, цоколь пом. 2, ком. 1,3
агентство» ответственный секретарь совета д. э. н., директор ИНЭИ РАН 129085, г. Москва, ПИ № 77–75080 от 07.03.2019 материалов
ФГБУ «Российское
Министерства энергетики А.Н. Дмитриевский – акад. РАН, д. г.-м. н., А.Б. Яновский – д. э. н., заместитель Обозреватель проспект Мира, Подписано в печать:
энергетическое агентство» Журнал «Энергетическая политика»
Редакция не имеет возможности 15.03.2021
Министерства энергетики Российской Федерации, научный руководитель ИПНГ РАН министра энергетики России Арсений Погосян д.105, стр. 1 входит в Перечень рецензируемых
Н.И. Воропай – член-корр. РАН, д. т. н., П.Ю. Сорокин – заместитель +79104635357 научных изданий ВАК вступать в переписку, Время подписания
Российской Федерации, 129085, г. Москва, рецензировать и возвращать в печать
научный руководитель ИСЭМ СО РАН министра энергетики России
129085, г. Москва, проспект Мира, А.И. Кулапин – д. х. н., ген. директор РЭА О.В. Жданеев – к. ф.-м. н., руководитель Корректор GorshkovaAA@ При перепечатке ссылка не заказанные ею рукописи по графику: 13:00
проспект Мира, д.105, стр. 1 д. 105, стр. 1 Минэнерго России дирекции технологий ТЭК ФГБУ «РЭА» Роман Павловский minenergo.gov.ru на издание обязательна и иллюстрации фактическое: 13:00
5
С Л ОВО РЕ Д АК ТОРОВ
Виталий БУШУЕВ Анна ГОРШКОВА
Научный редактор журнала Главный редактор журнала
«Энергетическая политика», акад. РАЕН и РИЭ, д. т. н. «Энергетическая политика»
Водород: мода или новый
этап мировой энергетики?
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(157 ) / 202 1
О явлении водорода как нового энер- на вопрос развития водородной энерге-
гетического ресурса в этом году не го- тики, чтобы понять, какие перспективы
ворил только ленивый или очень дале- у этого рынка, какие преимущества дает
кий от энергетической отрасли человек. переход на использование этого вида то-
На волне моды на Н2 складывается впе- плива и какие проблемы он порождает как
чатление, что водород в самое ближайшее перед мировой, так и перед российской
время вытеснит нефть, газ и уголь. И если экономикой.
у вас нет машины на водородных топлив- Кроме того, мы постарались проана-
ных элементах, то и ездить вам вроде как лизировать, какие виды производства во-
не на чем. дорода наиболее экономически выгодны,
В мартовском выпуске журнала «Энер- какие – экологически нейтральны, какие –
гетическая политика» мы попробовали наиболее эффективны и на какие стоит
собрать несколько разных взглядов России делать ставку.
Аннотация. В условиях набирающего силу тренда на декарбонизацию мировой экономики
УДК 620.9: 661.961 DOI 10.46920/2409-5516_2021_3157_6
возможность энергетического применения водорода связана с отсутствием прямых вы-
бросов в атмосферу загрязняющих веществ и диоксида углерода. В статье рассмотрены
Роль российского
6 7
преимущества развития водородной энергетики на основе природного газа, включая
перспективные технологии (термокаталитический, плазменный пиролиз метана), и оп-
природного газа в развитии тимальные решения по экспорту энергоносителя.
Ключевые слова: водородная энергетика, пиролиз метана, углеродный след, углерод, мета-
водородной энергетики но-водородная смесь.
ГАЗ
ГАЗ
Abstract. Under over-growing trend of decarbonization of the world economy, the possibility
The role of Russian natural gas in the of hydrogen energy is linked to absence of direct toxic and greenhouse gases emissions. The
article considers the advantages of developing hydrogen energy based on natural gas, including
development of hydrogen energy perspective technologies (thermos-catalytic pyrolysis, plasma pyrolysis), and optimal solutions
for energy supplies.
Keywords: hydrogen energy, methane pyrolysis, carbon footprint, carbon black, methane-hydrogen
mixture.
Олег АКСЮТИН Oleg AKSYUTIN
Заместитель председателя правления Deputy Chairman of the Management Committee,
– начальник департамента № 623 ПАО Head of Department 623, Gazprom, D.Eng.Sc.,
«Газпром», член-корреспондент РАН, д. т. н. Corresponding Member of the IATS and the RANS
К 2050 г. доля водорода
e-mail: A.Minko@adm.gazprom.ru e-mail: A.Minko@adm.gazprom.ru
в глобальном
Александр ИШКОВ Alexander ISHKOV энергобалансе может
Заместитель начальника департамента Deputy Head Of Department, Head Of Directorate,
составить от 7 до 24 %
– начальник управления ПАО «Газпром», Gazprom, Professor of the UNESCO Chair «Green
профессор кафедры ЮНЕСКО «Зеленая chemistry for sustainable development», Mendeleev в различных сценариях
химия для устойчивого развития» РХТУ RUCT, D.Сh.Sc декарбонизации мировой
им. Д.И. Менделеева, д. х. н. e-mail: A.Ishkov@adm.gazprom.ru
экономики
e-mail: A.Ishkov@adm.gazprom.ru
Установка по производству водорода
Константин РОМАНОВ Konstantin ROMANOV Мировой спрос на водород: Источник: sq-innovation.com
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
Ответственный секретарь Executive Secretary of the Gazprom Coordinating настоящее и будущее
координационного комитета Committee for Environmental Management, Head of
Сегодня спрос на водород в чистом на специализированных установках непо-
«Газпром» по вопросам рационального Department of Gazprom, CES виде составляет около 70 млн тонн в год. средственно в месте потребления. Таким
природопользования, начальник отдела e-mail: K.Romanov@adm.gazprom.ru Основным сырьем его производства явля- образом, несмотря на рост спроса на во-
ПАО «Газпром», к. э. н. ется природный газ, который используется дород в мире, глобального рынка этого
в процессе паровой конверсии метана (steam продукта на данный момент не существу-
e-mail: K.Romanov@adm.gazprom.ru
methane reforming – SMR) – основного спосо- ет. Водород сейчас является сырьем или
ба получения водорода в мире на нефтепере- реагентом в отраслях промышленности,
Роман ТЕТЕРЕВЛЕВ Roman TETEREVLEV рабатывающих заводах, при производстве при этом рядом стран мира водород на-
Заместитель начальника Deputy Head of Department of Gazprom аммиака и метанола. Вклад природного газа чинает рассматриваться в качестве энер-
в мировое производство водорода оценива- гоносителя для решения климатических
отдела ПАО «Газпром» e-mail: R.Teterevlev@adm.gazprom.ru
ется в 205 млрд кубометров в год [1]. задач, получения, накопления, хранения
e-mail: R.Teterevlev@adm.gazprom.ru На текущий момент более 95 % миро- и доставки энергии. Следует учитывать, что
вого потребления водорода приходится водород является вторичным энергоноси-
на традиционные отрасли, в основном са- телем, то есть требуется дополнительная
мостоятельно обеспечивающие потребно- энергия для его производства, что всегда
сти в этом газе за счет его производства будет отражаться на себестоимости (при-
родный газ в отличие от водорода является
первичным источником энергии).
К перспективным областям использо-
8 вания водорода относят энергетический Спрос на водород в Германии 9
комплекс, промышленность, транспорт-
к 2030 году удвоится
ный сектор, а также бытовое применение
в жилищно-коммунальном хозяйстве [2]. до 90–110 ТВт·ч. Существующие
Будущий рынок водорода оценивает- и перспективные мощности
ся в очень широких пределах. По разным
ВИЭ страны будут способны
ГАЗ
ГАЗ
оценкам, к 2050 году доля водорода в ми-
ровом энергетическом балансе может со- обеспечить производство
ставить от 7 % (IRENA) до 24 % (Bloomberg
порядка 14 ТВт·ч водорода
NEF) при реализации различных сценариев
декарбонизации мировой экономики. Не-
обходимо отметить, что целесообразность
использования водородных энергоносите-
лей в той или иной области определяется – на первом этапе (2020–2024 гг.) –
условиями каждой отдельной националь- производство 1 млн т возобновляе-
ной экономики. мого водорода и установка электро-
лизеров общей мощностью не менее
Водородная стратегия 6 ГВт;
– на втором этапе (2025–2030 гг.) –
Европейского союза
производство 10 млн т возобновля-
8 июля 2020 года Европейская комис- емого водорода и установка мощно- THYSSENKRUPP AG, Германия Источник: duisburgkontor.de
сия опубликовала Стратегию в области стей по его производству в объеме
водорода (Building a hydrogen economy for не менее 40 ГВт.
a climate-neutral Europe) [3]. В этот же день При этом ожидается, что доля водород- (примерно 0,4 млн т) «зеленого» водорода литейных установок в г. Дуйсбург низкоу-
было официально объявлено о начале ра- ного топлива (все виды) в энергобалансе электролизом воды. Оставшуюся часть глеродным водородом, получаемым из при-
боты Альянса по развитию «чистого» водо- ЕС вырастет с текущих менее 2 % до 13– спроса на водород (76–96 ТВт·ч Н2) пред- родного газа с использованием технологии
рода (Сlean Hydrogen Alliance). В Стратегии 14 % к 2050 году [3]. полагается покрыть за счет использования улавливания и захоронения СО2. При этом
впервые приводится подробная класси- В соответствии с немецкой водородной других низкоуглеродных технологий произ- хранить СО2 предполагается с использо-
фикация различных видов этого газа в за- стратегией спрос на водород в среднесроч- водства водорода, в том числе из природ- ванием мощностей проектов Northern
висимости от источника происхождения ной перспективе (до 2030 года) удвоится ного газа, или импорта. Light (Норвегия) и Porthos (Нидерланды).
и способа производства (рис. 1). до 90–110 ТВт·ч Н2. Существующие и пер- По информации thyssenkrupp Steel Europe
В ЕС установлены исключительно крат- спективные мощности возобновляемой полная производственно-сбытовая цепочка
ко- и среднесрочные показатели для воз- энергетики Германии будут способны обе- может быть организована к 2027 году. Со-
обновляемого водорода: спечить производство порядка 14 ТВт·ч Н2 Планы ЕС предполагают гласно экономическим расчетам, получен-
ным в ходе предпроектного исследования,
производство в 2020–2024 гг. цена на «голубой» водород составит около
Рис. 1. Классификация водорода в Европейском союзе
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
1 млн т «зеленого» водорода 2,1 евро/кг (58 евро/МВт·ч) при прогнози-
руемой в долгосрочной перспективе цене
и мощности электролизеров на природный газ 23 евро/МВт·ч [5].
на 6 ГВт, в 2025–2030 гг.– уже 10 млн т
и мощности электролизеров в 40 ГВт Особенности развития
водородной энергетики
в России
Драйвером развития германского во- В июне 2020 года направление «Водо-
дородного сектора выступает металлур- родная энергетика» впервые было включе-
гическая отрасль с объемом спроса на во- но в состав Энергетической стратегии Рос-
дород 10 ТВт·ч Н2 в 2030 году и 80 ТВт·ч Н2 сийской Федерации на период до 2035 года.
в 2050 году [4]. В январе 2021 года компа- Стратегия включает положения в области
ния thyssenkrupp Steel Europe объявила производства, транспортировки и хра-
об успешном окончании этапа предпроект- нения водорода, нормативно-правовой
ной работы по техническому обоснованию базы, интенсификации международного
возможности обеспечения одной из стале- сотрудничества. Согласно данному до-
кументу, Россия планирует экспортиро- Таким образом, учитывая, что в России
вать к 2024 году 0,2 млн тонн водорода, до конца не исчерпан потенциал природно-
а к 2035 году – 2 млн тонн водорода, при го газа для низкоуглеродного развития на-
10 этом целевые показатели для внутреннего циональной экономики, водородная энер- Транспортировка водорода 11
рынка не предусмотрены [6]. гетика в кратко- и среднесрочной перспек- в жидком состоянии требует
В экономических условиях России ос- тиве будет сфокусирована на экспортном
новными областями развития внутреннего направлении и реализации ряда пилотных
сложного оборудования сжижения
рынка энергетического водорода будут яв- проектов в соответствии с Планом меро- до температуры –253 °C, систем
ляться премиальный транспорт, а также ре- приятий «Развитие водородной энергетики
регазификации и емкостей
ГАЗ
ГАЗ
альный сектор экономики, поставляющий в Российской Федерации до 2024 года».
продукцию на экспорт и заинтересованный для перевозки, что повлияет
в сокращении ее «углеродного следа». Вме- Экспортно-ориентированное на его стоимость
сте с тем представляется целесообразным
производство водорода
сформировать направления всесторонне-
го, но локального применения водородной Д л я ф о р м и р о в а н и я э к с п о р т н о -
энергетики. Так, в регионах могут быть ориентированного производства водоро- него Востока России методом парового
созданы отдельные небольшие водород- да из природного газа требуется анализ риформинга метана с обеспечением улав-
ные энергосистемы в виде водородных емкости и ценовых параметров целевых ливания и захоронения диоксида углерода
кластеров или автономных энергосистем. рынков потребления водорода (спроса и последующим экспортом Н2 в страны-
По мировому опыту такие системы имеют на водород) и, что очень важно, способов потребители (Япония, Южная Корея, Китай).
скорее демонстрационно-репутационный транспортировки водородной продукции. Соответственно, в рамках двустороннего
характер, поэтому не смогут сформировать Промышленное хранение водорода
По азиатскому направлению целесо- сотрудничества с азиатскими партнерами
полноценный рынок водородных энерго- Источник: etanker.com
образно рассмотрение возможностей по- в краткосрочной перспективе целесообраз-
носителей в России в просматриваемой ставок водорода в различном виде на экс- но развивать обмен технологиями транс-
перспективе, однако они могут стимулиро- порт авто-, морским и железнодорожным портировки водорода, а также улавливания,
вать создание отечественного водородного – получения водорода из природно- транспортом, для чего необходимо создание хранения и использования СО2. В средне-
энергетического оборудования, водород- го газа с улавливанием и захоро- соответствующей законодательной базы и долгосрочной перспективе возможна
ных технологий и решений для поставок нением (использованием) углерода (в части налогообложения и таможенного проработка поставок водорода на экспорт
на экспорт, а также технологическую базу. в виде углекислого газа; регулирования), а также развитие техноло- при условии коммерческого спроса на него
Примером такого подхода может являться – получения водорода из природно- гий транспортировки. В частности, особый в странах – потенциальных импортерах.
создание технопарков с обеспечением воз- го газа с улавливанием углерода интерес представляет возможность про- Если рассматривать европейский
можности свободной реализации водород- в твердой форме; изводства водорода на территории Даль- рынок, то перспективными являются
ных инновационных проектов и отработки – производства аммиака из низкоу- исследования оптимальных маршрутов
товарно-логистических цепочек. глеродного водорода с ограничен- транспортировки водорода. В основе та-
ными прямыми выбросами угле- Установка производства водорода ких решений может лежать использование
кислого газа для транспортировки на Омском НПЗ «Газпром нефти» различных жидких и твердых органических
водорода, в том числе на азиатский Источник: rupec.ru и неорганических соединений для транс-
Интерес представляет рынок; портировки водорода в химически и/или
– хранения и транспортировки водо- физически обратимо связанном состоя-
производство водорода
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
рода в химически связанном виде. нии на экспорт. Транспортировка водорода
на Дальнем Востоке методом В качестве основных критериев для соз- в жидком состоянии требует применения
парового риформинга метана дания водородных кластеров, автономных сложного технологического оборудования
энергосистем, полигонов являются нали- для сжижения водорода до температу-
с улавливанием и захоронением чие сырьевой базы, геологических форма- ры –253 °C (для сравнения СПГ: –161,5 °C),
СО2 и экспортом Н2 в Японию, ций (в случае захоронения СО2), а также систем регазификации, а также специаль-
близость к потенциальным рынкам сбыта. ных сосудов для его транспортировки, что
Южную Корею, Китай Для развития технологий производства повлияет на стоимость водорода и его
водорода из природного газа представляет- конкурентоспособность на зарубежных
ся возможным создание технологических рынках. Возможным вариантом является
экспериментально-д емонстрационных поставка водорода в необратимо связан-
Кроме того, в целях апробации и ком- комплексов на базе существующих науч- ном состоянии, например, в виде аммиака,
плексного внедрения водородных техно- ных организаций и объединений, на ко- метанола, этанола и др.
логий целесообразно создание опытных тором в дальнейшем будет проводиться Технология транспортировки водорода
полигонов, например, в областях: экспериментально-демонстрационная от- в виде метано-водородной смеси по суще-
– применения нативных источников работка и развитие технологий и техноло- ствующей системе газопроводов обуслов-
холода в производстве и транспорте гических установок, разрабатываемых или лена рисками технического, юридического
водорода; планируемых к разработке в рамках НИОКР. и регуляторного характера.
Во-первых, добавление водорода в су- ограничения по качеству и составу газа,
ществующую газотранспортную сеть связанные с обеспечением безопасности
приведет к изменению состава, качества работ и сохранению долгосрочной рабо-
12 и цены экспортируемого газа, что будет тоспособности единой системы газоснаб- 13
являться нарушением экспортных кон- жения. Для гарантии безопасной транс-
трактных обязательств, а также потребу- портировки метано-в одородной смеси
ет отдельной специальной сертификации по магистральному газопроводу требует-
магистрального газопровода. ся проведение полномасштабных натур-
ных циклических испытаний в условиях,
ГАЗ
ГАЗ
приближенных к реальной перекачке, что
в настоящее время не реализовано.
Добавление Н2 в действующие В - т р е т ь и х , от с у т с т в у ю т е д и н о е
газопроводы приведет нормативно-т ехническое регулирова-
ние трубопроводной транспортировки
к изменению состава, качества метано-водородных смесей как в России,
и цены экспортируемого газа, что так и в европейских странах. В настоящее
время правила смешивания водорода
является нарушением экспортных
и природного газа в европейской сети ре-
контрактов и требует отдельной гулируются нормативными актами каждого
сертификации государства-члена ЕС с учетом технических
особенностей местной инфраструктуры.
Для отдельных видов газового оборудова-
ния и газовых сетей европейские стандар-
Во-вторых, открытыми остаются вопро- ты допускают достаточно широкий диапа- Рис. 2. Законодательно установленные пределы допустимой концентрации водорода (% об.) в газовых сетях ЕС
сы целостности технологического обору- зон концентраций водорода в природном
дования вследствие насыщения металла газе (от 0,02 до 10 % об.), однако единые
водородом (водородное охрупчивание), требования по допустимому содержанию смесей по трубопроводам без разработ- ную энергетику) открывает дополнитель-
обеспечения промышленной безопасности водорода в газотранспортной сети, также ки и принятия указанного регулирования ные возможности для российской газовой
и возможных потерь из-за сверхвысокой как единые технические регламенты, от- на уровне ЕС, а также его гармониза- отрасли. Если краткосрочный потенциал
проницаемости водорода. Применяемое сутствуют, что не позволяет осуществлять ции с российским законодательством природного газа для низкоуглеродного раз-
при транспортировке оборудование имеет экспортные поставки метано-водородных (рис. 2) [7]. вития ЕС заключается в быстром сокраще-
Экономическая несостоятельность нии выбросов СО2 при замещении угольной
т р а н с п о рт и р о в к и в од о р од а в в и д е генерации, то долгосрочный – в возможно-
Паровая турбина одного из крупнейших современных Источник: метано-водородной смеси по «Северному сти производства из метана водорода без
потребителей водорода thyssenkrupp Steel Europe thyssenkrupp-steel.com потоку» отмечена зарубежными анали- выбросов CO2. Это будет иметь жизненно
тиками IHS Markit. Результаты анализа важное значение для ЕС при реализации
показывают, что использование суще- эффективной политики по декарбониза-
ствующей экспортной газопроводной ции экономики, поскольку ряд европейских
инфраструктуры и производство низкоу- экспертных мнений показывает, что «зе-
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
глеродного водорода из российского при- леный» водород будет значительно доро-
родного газа в ЕС (1,1–1,5 долл. США/кг же, чем водород с низкими или нулевыми
H2) – наиболее экономически эффективно выбросами диоксида углерода, произве-
в сравнении с транспортировкой водо-
рода из России по газопроводу (1,9–2,1
долл. США/кг H2) [8].
Учитывая развитую единую систему
Использование существующих
газоснабжения и реализацию новых меж-
дународных газотранспортных проектов, газопроводов и производство
в том числе в ЕС, производство водорода водорода из российского газа
или метано-водородного топлива из при-
родного газа рядом с крупными зарубеж- в ЕС (1,1–1,5 долл./кг) – более
ными потребителями, например, сталели- эффективно в сравнении
тейными промышленными предприятиями,
электрогенерирующими объектами и др. –
с транспортировкой его из России
самое оптимальное решение. (1,9–2,1 долл./кг)
Реализация данной концепции в рамках
Зеленого курса ЕС (с акцентом на водород-
денный из природного газа, до 2050 года водорода, так как инвестиции в создание повышается «углеродный след» получения нии, например, с электролизом воды (от 48
и, вероятно, дальше. Это связано с тем, что дополнительной производственной струк- водорода. Поиск дешевых катализаторов до 78 кВт∙ч) [9].
электролиз воды – очень энергоемкий про- туры возрастают в среднем на 16 % [9]. для исключения этапа восстановления –
14 цесс, требующий от 48 до 78 кВт∙ч дорогой Существующий технологический задел, актуальное направление исследований, 15
«Углеродный след» получения
возобновляемой электрической энергии имеющийся в мире, способен обеспечить результаты которых уже существуют. При-
на 1 кг полученного водорода [9] (в разы низкоуглеродное производство водорода мером такого катализатора служит желез-
водорода в ЕС
больше, чем энергопотребление процессов из природного газа методом пиролиза. Пи- ная руда (The Hazer Process). Потребность
получения водорода из природного газа). ролиз метана – это процесс разложения процесса в тепловой и электрической энер- В технологиях пиролиза метана не об-
В соответствии с оценкой IHS Markit природного газа (органического сырья). гии может частично покрываться за счет разуются «прямые» выбросы диоксида
ГАЗ
ГАЗ
дополнительный спрос на природный газ Пиролиз метана является альтернативным получаемого водорода. углерода (рис. 3), а «косвенные» выбросы
в Европе как сырье для производства во- подходом к получению водорода из при- зависят от «углеродного следа» поставок
дорода может составить 80 млн т н. э. (или родного газа без образования CO2 в ходе природного газа и электроэнергии (сете-
84 млрд кубометров) к 2050 году. реакции: CH4 → C↓ + 2H2↑. вой или возобновляемой), используемых
При пиролизе метана образуется во- в процессе.
дород, который может быть использован Пиролиз метана демонстрирует При этом технологически обусловлен-
в энергетике, транспортном секторе, в про- «углеродный след» в диапазоне ные минимальные фугитивные выбросы
мышленных / химических процессах и т. д. метана при добыче и транспортировке
для снижения выбросов загрязняющих ве-
2,1–5,2 кг CO2экв. на 1 кг природного газа, могут быть потенциаль-
ществ и парниковых газов, а также углерод полученного водорода с учетом но компенсированы с помощью специаль-
в твердой форме. усредненного для ЕС «углеродного ных мер (например, лесовосстановления),
Пиролиз метана относится к целому а использование возобновляемого элек-
ряду процессов (по аналогии с конверси- следа» поставок природного газа тричества позволит значительно снизить
ей метана), которые могут быть разделены «углеродный след» получения водорода
на несколько больших классов – терми- методом пиролиза метана. Производство
ческий пиролиз, каталитический пиролиз, оборудования, транспортировка, а также
плазменный пиролиз, а также отдельно Плазменный пиролиз – это способ эксплуатация и восстановление катализа-
может быть выделен пиролиз в жидких разложения метана в плазме (например, торов играют второстепенную роль.
средах, например, расплавах металлов. сверхвысокочастотного разряда). В этом По экспертной оценке, выполненной
В настоящее время пиролизом мета- случае в качестве источника энергии ис- Техническим университетом Мюнхена
на на промышленном уровне получают, пользуется электроэнергия (сетевая или (TUM), пиролиз метана демонстрирует
например, технический углерод, с побоч- возобновляемая) и, соответственно, про- «углеродный след» в диапазоне 2,1–5,2 кг
ным образованием водородсодержащего цесс не сопровождается «прямыми» вы- CO2экв. на 1 кг полученного водорода с уче-
газа. Процессы целенаправленного полу- бросами диоксида углерода. том усредненного для ЕС «углеродного
Одна из первых установок по производству водорода чения низкоуглеродного водорода пиро- Существенным преимуществом пиро- следа» поставок природного газа (рис. 4).
Источник: scottishenergynews.com лизом метана – предмет научных иссле- лиза метана является меньший удельный При использовании сетевого электри-
дований. В то время, как компании BASF, расход электроэнергии (оценивается менее чества в качестве источника энергии пи-
Thyssenkrupp и Linde сосредоточились 20 кВт·ч на килограмм водорода) в сравне- ролиз метана имеет преимущества в части
Пиролиз метана – процесс на процессе термического пиролиза, аме-
получения водорода риканская компания Monolith занимается
Рис. 3. «Прямые» выбросы СО2 и затраты энергии на процессы производства водорода
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
без выбросов СО2 плазменным пиролизом. Другой подход
применяют IASS и KIT – использование
О д и н к и л о г р а м м в од о р од а , п о - жидкого металла в качестве теплоноси-
лучаемого с помощью парового ри- теля. Напротив, австралийский процесс
форминга природного газа, сопрово- HAZER® компании Hazer Group основан
ждается образованием порядка 9 кг на каталитическом пиролизе метана. Сте-
СО 2экв. («well-to-gate» охват) [3]. Однако пень готовности технологий находится
предлагаемый ЕС целевой показатель в интервале TRL4–7 [10].
углеродоемкости процессов получения Для термического разложения метана
водорода (в соответствии с инициативой необходимы высокие температуры (выше
CertifHy) составляет половину от этого 1000 °C). Использование катализатора по-
значения. Следовательно, продолжение могает увеличить скорость реакции и, та-
использования обычного парового ким образом, снижает температуру, требуе-
риформинга метана потребует мую для конверсии природного газа. Техно-
масштабного применения технологий логической особенностью такого процесса
улавливания, использования и захоронения является периодическое восстановление
диоксида углерода (CCUS), что несомненно катализатора, что сопровождается выбро-
отразится на себестоимости получаемого сами диоксида углерода и, таким образом,
водороду согласно опубликованной водо- ковых газов с учетом «углеродного следа»
родной стратегии ЕС, а также проектным составило бы 700–900 миллионов тонн СО-
параметрам для устойчивых инвестиций 2экв
в год 1. Кроме того, использование угле-
16 [12] и является одним из эффективных родного материала вместо традиционного 17
решений для достижения краткосрочных угля позволило бы предотвратить выбросы
и долгосрочных климатических целей ЕС. парниковых газов угольной отрасли при до-
быче и транспортировке. Указанные преиму-
Побочный углерод в твердой щества могут оказаться актуальными для
сталелитейной промышленности. По дан-
форме – ценный продукт
ГАЗ
ГАЗ
ным [14], три тонны твердого углерода, полу-
При пиролизе метана технологический чаемого в качестве побочного продукта при
процесс обеспечивает производство угле- пиролизе метана, могут заместить 3,7 тонны
рода в твердой форме – так называемого коксующегося угля. Другие доступные рын-
технического углерода. На один килограмм ки углерода в мире и приблизительные их
водорода, как правило, образуется около объемы представлены на рис. 6.
3‑х килограммов углерода, при этом су- Прогнозируемый темп роста рынка гра-
ществует возможность получения цен- фена оценивается в 38,7 % в год. Ожидает-
Рис. 4. «Углеродный след» производства водорода (на примере ЕС) ных продуктов, например, синтетического ся, что к 2027 году мировой рынок графена
графита, графена, фуллеренов, углеродных достигнет 1,08 млрд долларов США [15].
«углеродного следа» по сравнению с элек- ется в пределах 6,3–7,3 г СО2экв. /МДжLHV –
тролизом воды из-за низкого потребления это одни из самых минимальных значений
электрической энергии. При этом удельные для возможных маршрутов поставок при-
выбросы углекислого газа при электролизе родного газа до границы с ЕС [11].
воды и плазменном пиролизе с использо- С учетом транспортировки газа по новым
ванием возобновляемого электричества российским газопроводам и использования
(фотовольтаики) сопоставимы. возобновляемых источников энергии (ветра
В зависимости от способов (сжижен- и солнца) «углеродный след» получения во-
ный природный газ, трубопроводный газ) дорода, например, плазменным пиролизом
и маршрутов «углеродный след» поставок метана, в районе точки выхода газопровода
природного газа в ЕС может достигать зна- «Северный поток» оценивается всего в 1,2–
чения 25 г СО2экв. /МДжLHV. Для российских 1,6 кг СО2экв. на 1 кг водорода [2] (рис. 5).
трубопроводных проектов «Северный по- Таким образом, водород, получаемый
ток», «Северный поток‑2», «Турецкий поток» пиролизом метана, по критерию углеродо-
«углеродный след» поставок газа оценива- емкости соответствует низкоуглеродному Рис. 6. Рынок углерода в мире
Рис. 5. «Углеродный след» крупномасштабного производства нанотрубок, использование которых имеет Пиролиз метана имеет преимущества
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
низкоуглеродного водорода из российского природного газа перспективы в электротехнике, электрони- с экономической точки зрения. При оценоч-
ке, строительстве, машиностроении и др. ных затратах на производство 1 килограм-
В отличие от диоксида углерода в газо- ма водорода 1,36–1,79 $ (в зависимости
образной форме, твердый углерод легко от типа процесса) с учетом коммерческой
хранить. Отдельным перспективным на- реализации углерода, пиролиз метана кон-
правлением углеродных материалов высту- курирует с электролизом (4,61–14,87 $ / кг
пает адсорбционное хранение газов. Таким H2) и паровым риформингом (1,03–2,16 $
образом, производство твердого углеро- / кг H2) [16]. Водород, производимый пи-
да позволяет не только снизить прямые ролизом метана, отличается наименьшей
выбросы диоксида углерода, но и создать стоимостью среди низкоуглеродного и воз-
новые рыночные возможности [10]. обновляемого водорода и может стать
Если водород, производимый сегодня важной частью будущей «циркулярной
в мире, получать пиролизом метана, то об- экономики» ЕС.
разование твердого углерода составило бы
порядка 200 миллионов тонн в год. При 1
Оценка выполнена на основе данных Международного энерге-
тического агентства по производству водорода в мире – 70 млн
этом были бы исключены «прямые» выбро- т в год, доли природного газа 76 %, и угля 23 %, а также с учетом
сы диоксида углерода при производстве данных по «углеродному следу» получения водорода паровым
риформингом метана – 12 кг СО2экв./кг Н2, газификацией угля –
водорода, а сокращение выбросов парни- 24 кг СО2экв. /кг Н2 [1], [13].водорода должно быть на уровне 160 млн а из экономической целесообразности.
тонн к 2050 году, что потребует 7500 ТВт∙ч Внедрение дискриминационных механиз-
электрической энергии и около 3 милли- мов, направленных против водорода, полу-
18 ардов тонн воды 2. Использование воды чаемого из природного газа в соответствии 19
в процессах электролиза в одних регионах с требованиями углеродоемкости процес-
(производителях водорода) и выбросы воды сов, может привести к экономически не-
(водяного пара) при использовании этого эффективной политике декарбонизации
водорода в других (потребителях водоро- экономики, а также увеличению выбросов
да), может негативным образом отразиться парниковых газов.
ГАЗ
ГАЗ
на экологической обстановке этих регионов. Необходимо в первоочередном поряд-
ке качественно и в полной мере оценить
Заключение возможные риски перехода к водородной
экономике в целях недопущения в будущем
В свете вышеприведенных фактов при негативных экологических последствий,
развитии водородной энергетики важ- снижения уровня жизни населения, угроз
но соблюдать принцип технологической здоровью.
нейтральности, исходить не из геополити- При трансформации энергетических
ческих предпочтений и модных трендов, моделей необходимо учитывать, что в на-
стоящее время в большинстве случаев
2
По данным Environments, 2018. Life Cycle Assessment and Water
Footprint of Hydrogen Production Methods: From Conventional to не исчерпан потенциал природного газа
Широкое применение водородных технологий Источник: Emerging Technologies для производства 1 кг водорода (PEM-э- для устойчивого, в том числе низкоугле-
продиктовано климатической повесткой lunamarina / depositphotos.com лектролиз) требуется 18,04 кг воды.
родного развития экономики.
Вызовы водородной утечки водорода в размере ~100 млн тонн Использованные источники
экономики в год увеличат содержание его в атмосфере
на ~200 млн тонн, что, в свою очередь, бу-
В истории человечества уже были слу- дет способствовать увеличению глобально- 1. IEA. The Future of Hydrogen. Report prepared by the IEA 10. Ishkov A., Romanov K., Teterevlev R., Kuhn M. Cost-effective
чаи, когда химические вещества (соедине- го среднего содержания метана в атмосфе- for the G20, Japan. – URL: https://www.iea.org/reports/ and clean ways of producing hydrogen from natural gas.
ния), которые выбрасывались в атмосферу ре на 4 %. Такое повышение концентрации the-future-of-hydrogen International Gas Union. International Gas, 10-2020, Industry
в результате хозяйственной деятельности, метана в атмосфере соответствует кли- 2. Аксютин О.Е. и др. Метан, водород, углерод: новые expected to rebound in 2021.
в будущем приводили к неожиданным эко- матическому воздействию, вызванному рынки, новые возможности. Нефтегазовая вертикаль, 11. Life Cycle Emissions of Natural Gas Transported via
логическим проблемам. выбросами CO2 современной авиацией. №1-2/2021. TurkStream. Final Report. © thinkstep, a Sphera Company.
Транспортный сектор и местное загряз- Еще одним экологическим вызовом во- 3. European Commission. Communication from the 12. Guidehouse. Hydrogen generation in Europe: overview of costs
нение воздуха, производство галокарбонов дородной экономики является возможное Commission to the European Parliament, the Council, the and key benefits. – URL: https://op.europa.eu/en/publication-
(например, хлорфторуглерода) и глобаль- нарушение круговорота воды и снижение European economic and social committee and the committee detail/-/publication/7e4afa7d-d077-11ea-adf7-01aa75ed71a1/
ное разрушение озонового слоя – серьез- устойчивости биосферы. При масштабном of the regions. A hydrogen strategy for a climate-neutral language-en?WT.mc_id=Searchresult&WT.ria_c=37085&WT.
ность этих проблем стала понятна только применении электролиза воды для про- Europe. Brussels, 8.7.2020. COM(2020) 301 final. – URL: ria_f=3608&WT.ria_ev=search
после того, как были внедрены промыш- изводства возобновляемого водорода по- https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/hydrogen_ 13. Life Cycle Assessment and Water Footprint of Hydrogen
ленные технологии. Учитывая растущий требуются огромные объемы специально strategy.pdf Production Methods: From Conventional to Emerging
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
интерес к водородной экономике, сейчас подготовленной воды. По данным IRENA 4. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). Die Technologies. Andi Mehmeti, Athanasios Angelis-Dimakis,
самое время корректно оценить ее эколо- [18] для обеспечения декарбонизации гло- Nationale Wasserstoffstrategie. – URL: https://www.bmwi. George Arampatzis, Stephen J. McPhail, Sergio Ulgiati.
гические последствия, для предотвращения бальное потребление возобновляемого de/Redaktion/DE/Publikationen/Energie/die-nationale- Environments 2018, 5, 24; doi:10.3390/environments5020024.
возможных экологических проблем. wasserstoffstrategie.html 14. Hydrogen production using methane: Techno-economics of
Атмосфера Земли содержит в общей 5. Информационные бюллетени по материалам предста- decarbonizing fuels and chemicals. Brett Parkinson, Mojgan
сложности ~175 тераграмм водорода вительства ПАО «Газпром» в Королевстве Бельгия в г. Tabatabaei, David C. Upham, Benjamin Ballinger, Chris Greig,
(175 млн тонн) или 0,5 ppm, который влияет Брюсселе. Simon Smart, Eric McFarland. International Journal of Hydrogen
на глобальную химию атмосферы – погло- При затратах на производство 6. Энергетическая стратегия Российской Федерации на Energy. Volume 43, Issue 5, 1 February 2018, Pages 2540-2555.
щает один радикал OH и высвобождает один 1 кг Н2 в 1,36–1,79 долл. с учетом период до 2035 года. 15. URL: https://www.grandviewresearch.com/press-release/
радикал HO2 (плюс водяной пар). Учитывая, 7. European Clean Hydrogen Monitor 2020, Hydrogen Europe. global-graphene-market
что радикал OH является первичным погло- продаж углерода, пиролиз метана 8. Energy Briefing «Gas, Power, Renewables and Energy 16. Parkinson B., Balcombe P., Speirs J. F., Hawkes A. D., Hellgardt
тителем метана, сокращение его (радикала конкурирует с электролизом Futures». Session VI: Europe`s Emerging Hydrogen K. Levelized cost of CO2 mitigation from hydrogen production
ОН) содержания в атмосфере будет способ- Ambitions: What does it mean for Russia, IHS Markit. routes. Energy & Environmental Science 12 (2019), Nr. 1, S.
ствовать увеличению содержания в атмос-
(4,61–14,87 долл./кг) и паровым 9. Hydrogen and hydrogen-derived fuels through methane 19–40 – Überprüfungsdatum 2019-08-22.
фере метана [17]. Таким образом, водород риформингом (1,03–2,16 долл./кг) decomposition of natural gas – GHG emissions and costs. 17. An Environmental Experiment with H2? Michael J. Prather.
является косвенным парниковым газом. Sebastian Timmerberg, Martin Kaltschmitt, Matthias www.sciencemag.org SCIENCE VOL 302.
По оценкам [17], учитывая время жизни Finkbeiner. Energy Conversion and Management: X 7 (2020) 18. IRENA (2020), Global Renewables Outlook: Energy
водорода в атмосфере равное ~2 годам, 100043. transformation 2050.Аннотация. Автор обосновывает оптимальную и взаимовыгодную, по его мнению, для РФ
УДК 546.11: 339.564 DOI 10.46920/2409-5516_2021_3157_20
и ЕС экспортно-ориентированную стратегию декарбонизации газовой отрасли России путем
формирования нового сегмента спроса на природный газ в ЕС – для производства «чистого»
Альтернативный
20 21
водорода (без выбросов СО2) технологиями пиролизной группы в местах потребления. Автор
доказывает, что предлагаемая иная концепция – производство водорода внутри страны
внешнеэкономический и его экспорт в ЕС путем перепрофилирования существующей трансграничной ГТС РФ – ЕС
на водород и/или метано-водородные смеси является контрпродуктивной и противоречит
сценарий для российского национальным интересам России, хотя соответствует интересам государств ЕС.
ГАЗ
ГАЗ
Ключевые слова: водородные стратегии, водородная энергетика, электролиз, паровой риформинг
водорода
метана, улавливание и захоронение СО2, пиролиз метана, твердый углерод.
Abstract. The author proves what he considers as being optimal and mutually beneficial for Russia
Russian hydrogen energy economy: and the EU – an export-oriented strategy for decarbonisation of Russian gas industry by forming
a new segment of natural gas demand in the EU aimed at production of “clean” hydrogen (without
an alternative external trade scenario CO2 emissions) by pyrolysis and similar technologies in the end-use areas of the EU. The author
proves that other concepts aimed at hydrogen production within Russia and its export to the EU
by conversion of existing cross-border gas transmission system to hydrogen and\or methane-
hydrogen mix is counter-productive and conflicts with the national interests of Russia though
corresponds with national interests of the EU states.
Keywords: hydrogen strategies, hydrogen energy economy, electrolysis, methane steam reforming,
Андрей КОНОПЛЯНИК Andrey KONOPLYANIK
carbon capture and sequestration, methane pyrolysis, solid carbon.
Советник генерального директора «Газпром экспорт», Adviser to Director General, Gazprom export,
сопредседатель рабочей группы 2 «Внутренние рынки» member of the Gas Advisory Council under
Консультативного совета Россия - ЕС по газу, Coordinators of the Russia-EU Energy Dialogue, вить своих торговых партнеров, для кото-
член Научного совета РАН по системным исследованиям Dr. of Science, professor рых Европа является важным экспортным
в энергетике, д. э. н., профессор e-mail: a.konoplyanik@gazpromexport.com рынком, в частности Россию, переходить
на путь декарбонизации по европейской
e-mail: a.konoplyanik@gazpromexport.com
модели на основе европейских решений
Установка очистки водорода Источник: bing.com
Евросоюз признает, что и технологий под эгидой всеобщей борьбы
за сохранение климата.
собственных объемов В рамках Энергетической стратегии РФ
производства водорода до 2035 г. впервые представлен раздел «Во-
дородная энергетика» [2]. Целью ее разви-
на ВИЭ к 2050 г. будет тия указано вхождение в число мировых
лидеров по производству и экспорту Н2.
недостаточно для
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
Принятый правительством России план
нулевых выбросов СО2 мероприятий по развитию водородной
энергетики РФ до 2024 г. [3] содержит
развернутый перечень из 43 мероприя-
тий, детализирующих водородные тезисы
Энергостратегии, включая пять пунктов
о необходимости подготовки предложе-
В с в о е й В од о р од н о й с т р а т е г и и ний по международному сотрудничеству
от 8 июля 2020 г. [1] Европейский союз в этой сфере.
(ЕС) ставит целью сформировать миро- Однако единственным целевым пока-
вой рынок водорода (Н2) на основе евро. зателем решения задачи водородной энер-
Очевидно, это делается в противовес функ- гетики в Энергостратегии установлен экс-
ционированию мирового нефтяного рынка порт Н2 в объеме 0,2 млн тонн в 2024 году
и формируемого мирового газового рынка и 2 млн тонн в 2035 году. Это однозначно
на основе доллара США. В этих условиях интерпретируется в России и за рубежом
ЕС, пытаясь работать на опережение, стре- как нацеленность на производство этого
мится расширить потенциальные рынки газа внутри страны и экспорт водорода и/
сбыта своей «зеленой продукции» и заста- или метано-водородных смесей.энергетике – цементу, стали, алюминию
и меди – и 13 технологиям производства
электроэнергии на основе возобновляе-
22 Для снижения стоимости мых и невозобновляемых источников [7]), 23
что материалоемкость производства гене-
«зеленого» Н2, ЕС ориентируется
рирующих мощностей ВИЭ кратно выше,
на использование чем в традиционной электроэнергетике
избыточной энергии ВИЭ. на органическом топливе.
Поэтому, во‑первых, утрачивает свое
Это может уменьшить плату
ГАЗ
ГАЗ
значение тезис, принятый за основу в ЕС,
за электроэнергию, но не сократит что, якобы, единственно «чистым» (клима-
тически нейтральным) является возобнов-
затраты на создание генерации
ляемый водород. В разделе «Определения»
Водородной стратегии ЕС заявлено, что
«выбросы парниковых газов за полный
жизненный цикл производства возобновля-
ственной оппозицией. Это значит, что тезис емого водорода близки к нулю» и затем, что
о недостаточной отработанности пиролиз- понятие «чистый» водород относится к воз-
ных технологий по сравнению с паровым обновляемому» [1]. Отсюда это утвержде-
Рис. 1. При прочих равных условиях, пиролиз метана Источник: риформингом метана теряет актуальность, ние стало тиражироваться как данность,
(и сходные технологии: без доступа О2 и выбросов СО2) по данным автора ибо «скорость эскадры (ПРМ+CCS) опреде- как отправная точка в энергополитике ЕС,
имеют конкурентное преимущество против: ляется скоростью самого медленного ее в других работах по продвижению именно
(1) электролиза как ключевого и (2) ПРМ+CCS как временного/ корабля (CCS)». Таким образом, уровень возобновляемого водорода как единствен-
вспомогательного направления производства Н2 в ЕС технической отработанности связки ПР- но «чистого».
М+CCS и пиролиза становятся сопоста- Смею полагать, что такое утверждение
вимыми и на первый план выходят преи- фактически и методологически неверно,
ЕС и водород: вания СО2. Вместо него побочным продук- мущества пиролизной группы технологий. если под жизненным циклом понимать
политический выбор том является твердый углерод. Пиролизная Обе технологии получения Н2 из при- не только собственно производство водо-
группа технологий имеет конкурентные родного газа имеют в 3–4 раза (по данным рода на основе ВИЭ, но и учитывать про-
В Водородной стратегии ЕС ставка преимущества против электролиза как «Газпрома» [5]) или в 10 раз (по данным изводство оборудования для получения
делается на возобновляемый Н2, то есть ключевого и ПРМ+CCS как временного/ немецкой компании BASF [6]) меньшую энергии ВИЭ, используемой при получении
получаемый методами электролиза с ис- вспомогательного направления производ- энергоемкость производства водорода, Н2 (см. рис. 2). Выбросы СО2 существуют
пользованием электроэнергии ВИЭ. Одна- ства Н2 в Европе (рис. 1). Но пока пиролиз если считать по прямым энергетическим по всей цепочке производств оборудования
ко в Евросоюзе признано, что прогнозных характеризуется меньшим уровнем техно- затратам (затратам подведенной энергии)
объемов возобновляемого Н2 к 2050 г. логической готовности, что приводится его по сравнению с методом электролиза. Зна-
будет недостаточно для достижения по- оппонентами в качества аргумента, объяс- чит они требуют соответственно меньших Установка по производству водорода, Linde
ставленной цели нулевых выбросов [4]. По- няющего отсутствие к нему интереса в ЕС. установленных энергетических мощностей Источник: keywordbasket.com
этому допускается как импорт Н2, так и его Если технология парового риформинга для производства эквивалентных коли-
производство из природного газа. Послед- метана является технически отработанной, честв Н2, чем установленная мощность
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(157 ) / 202 1
нее – исключительно методами парового то этого нельзя сказать о методах улавли- электролизеров.
риформинга метана (ПРМ) с обязательным вания СО2, которые к тому же во многих
применением технологий улавливания странах сталкиваются с широкой обще- Возобновляемый не значит
и захоронения СО2 (CCS). Вся публичная
климатически нейтральный
информация в западных СМИ практически
полностью посвящена именно этим двум Чтобы уменьшить стоимость производ-
источникам получения Н2: электролиз и ПР- Пиролизные технологии имеют ства возобновляемого Н2 методом электро-
М+CCS. Однако на практике их три (рис. 1). конкурентные преимущества лиза, ЕС ориентирует компании на исполь-
И замалчиваемый третий вариант имеет зование избыточной электроэнергии ВИЭ,
ряд неоспоримых конкурентных преиму- против электролиза как которая может отпускаться по нулевой или
ществ по сравнению с первыми двумя, ключевого направления отрицательной цене. Это может уменьшить
широко представленными в публичном затраты на приобретение электроэнергии,
производства Н2. Но пока пиролиз
пространстве ЕС. но не сократит затраты на создание кратно
Третьим источником получения Н2 явля- отличается меньшим уровнем больших генерирующих мощностей ВИЭ.
ется пиролиз метана и сходные с ним тех- технологической готовности При этом доказано (например, Оливье
нологии, которые предполагают получение Видалом, который провел фундаменталь-
водорода из природного газа без доступа ное исследование по четырем основным
кислорода (О2), следовательно, без образо- конструкционным материалам в электро-энергоустановок для производства водо-
рода из природного газа. Поэтому увели-
чение использования ВИЭ в Европе будет
24 сопровождаться наращиванием цепочки 25
Большая часть производства «грязных» материалоемких производств
материалоемкого оборудования оборудования в развивающихся странах.
Но ведь климатическая проблема являет-
для ВИЭ вынесена в развивающие ся глобальной, а не региональной. Так что
страны, в основном в Китай, где тезис о климатической чистоте производ-
ГАЗ
ГАЗ
основой топливного баланса для ства «чистой» энергии в ЕС оказывается
лукавым.
электростанций является уголь Во-вторых, «рваный» характер про-
изводства солнечной и ветровой элек-
троэнергии (основных европейских ВИЭ)
в силу естественных причин существенно
ухудшает условия коммерческого финан-
для ВИЭ, начиная с добычи сырья. И чем сирования возобновляемого водорода.
выше материалоемкость энергопроизводя- А улучшение их финансируемости требует
щего оборудования (ВИЭ), тем выше выбро- либо забора недостающей (для постоян-
сы углекислого газа при его изготовлении, ного производственного цикла Н2) элек-
особенно с учетом того, что большая часть троэнергии из сети, либо формирования
Рис. 2. Три технологии производства водорода: Источник:
этой производственной цепочки вынесена резервных мощностей на органическом
наличие выбросов СО2 на входе-выходе – не бывает по данным автора
в развивающиеся страны (преимуществен- топливе. Это превращает «чистый» воз-
совсем чистых технологических цепочек с учетом
но в Китай), где основой топливного балан- обновляемый Н2 в недостаточно чистый.
полного воспроизводственного цикла
са электростанций является уголь. Это Формируется своего рода маятник «эко-
в полной мере относится и к производству логичность – финансируемость»: либо
электролизеров, требуемая установленная более высокая (но условная) «чистота» Н2 стоимость привлечения заемных средств) максимально эффективным, европейским
мощность которых (в расчете на единицу за счет использования ВИЭ, либо более проектов производства водорода на основе производителям оборудования (электро-
произведенного Н2) многократно выше, чем высокая финансируемость (более низкая не только ВИЭ (рис. 2). Напомню: при фи- лизеров большой мощности) нужно иметь
нансировании инвестиционных проектов масштабный рынок сбыта как внутри Ев-
в энергетике, как правило, порядка 70 % росоюза, так и за его пределами. На это
Резервуары для хранения водорода Источник: pri.org капиталовложений привлекается в форме и нацелена концепция внешнеэкономиче-
долгового финансирования, поэтому вели- ского сотрудничества с соседними страна-
чина LIBOR+ имеет важнейшее значение. ми в области водородной энергетики, про-
двигаемая ЕС, его государствами-членами
Внешнеэкономическая (например, ФРГ) и их бизнес-ассоциациями
(например, Германо-Российской внешне-
стратегия ЕС по водородному
торговой палатой, Восточным комитетом –
сотрудничеству Восточноевропейским объединением не-
ЭН Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТИ КА №3(1 57) / 2 021
Э Н Е РГЕ ТИЧ Е СК АЯ ПОЛИТ И КА №3 (1 57) / 20 2 1
мецкой экономики) в этой сфере. На это
Водородная стратегия ЕС, в первую выделяются значительные бюджетные
очередь Германии, опирается на два клю- средства господдержки. Например, в ФРГ
чевых постулата: внутреннее производство
возобновляемого Н2 и его импорт. Но еще
до ее официальной публикации националь-
ный бизнес ЕС стал подстраиваться, точнее «Рваный» характер производства
встраиваться в узкий коридор «допустимых солнечной и ветровой
решений» в рамках декарбонизационной
политики ЕС, под который будут выделять- электроэнергии, основных
ся вновь огромные средства господдержки, европейских ВИЭ, существенно
как это было ранее с ВИЭ. Два основных
ухудшает условия коммерческого
направления такого встраивания – это
развитие ВИЭ и электролизеров большой финансирования проектов
мощности, с одной стороны, и дальнего «зеленого» водорода
транспорта водорода – с другой.
Чтобы сделать внутреннее производ-
ство возобновляемого водорода в ЕСВы также можете почитать
