Европа обручается с водородом
В МИРЕ / #4_2020
Текст: Татьяна ДАНИЛОВА / Фото: TASS, Edfenergy.com
На фото: новый завод крупнейшего немецкого проекта «водородной мобильности» eFarm. Шлезвиг-Гольштейн, Босбюлль
Еврокомиссия 8 июля 2020 года опубликовала «Водородную стратегию для климатически нейтральной Европы». План, рассчитанный на 30 лет, предусматривает вложения € 470 млрд в строительство электролизных мощностей. Эти мощности будут питаться возобновляемой электроэнергией новых солнечных и ветряных электростанций, на которые уйдет еще € 340 млрд. При этом сейчас оборот водородной экономики в Европе составляет только € 2 млрд.
За первые четыре года действия водородной стратегии предусматривается развернуть в странах Евросоюза около 6 ГВт новых электролизных мощностей для производства 1 млн тонн «зеленого» водорода, то есть продукта, произведенного на источниках возобновляемой энергии (ВИЭ). В 2025—2030 годах эта цифра вырастет до 40 ГВт мощностей электролизеров и 10 млн тонн произведенного водорода. С 2030 года, согласно стратегии, «зеленый водород» станет зрелой технологией, используемой в отраслях, которые трудно декарбонизировать в рамках существующих технологий. Атомную энергетику Еврокомиссия принципиально не учитывает.
Кто профинансирует водородные мечты
Европейские источники финансирования, включая план восстановления Next Generation EU COVID‑19 и Европейский инвестиционный банк, выделят существенные инвестиции для достаточных темпов запуска водородной экономики. Например, фонд Next Generation EU удвоил бюджет организации InvestEU, связанной с частным сектором.
Назовем другие источники финансирования водородной экономики. Это прежде всего Европейский фонд регионального развития. Не останется без дела Фонд выравнивания, направляющий инвестиции в государства-члены, чей валовой национальный доход составляет менее 90% от среднего по ЕС. Не забудем инструмент REACT-EU, ориентированный на восстановление после пандемии COVID‑19, а именно — на обеспечение дальнейшего экономического выравнивания стран-членов, а также Фонд справедливого перехода, созданный для содействия переходу на экологически чистую энергию регионов, зависящих от ископаемого топлива. Сотрудники таких органов ЕС будут работать с национальными и региональными органами власти государств-членов для развертывания водородных проектов и государственно-частных партнерств. Политики будут привлекать инвесторов из частного сектора с целью адаптации инфраструктуры и логистических сетей к потреблению водорода.
В Европейский альянс по чистому водороду, созданный 8 июля, войдут лидеры отрасли, политики и Европейский инвестиционный банк. Задача альянса — выстроить «водородный инвестиционный трубопровод» и обеспечить спрос на водород как источник энергии. Еврокомиссар по внутреннему рынку Тьерри Бретон сказал, что альянс «разработает ряд конкретных проектов для поддержки усилий по декарбонизации европейских энергоемких отраслей промышленности, таких как сталелитейная и химическая. Альянс имеет стратегическое значение для „Зеленого курса“ и устойчивости нашей промышленности». По словам комиссара, на каждой стадии цепочки создания стоимости водорода — производство, передача, транспорт, промышленность, энергетика и отопление — альянс может дать рекомендации по необходимым корректировкам рынка труда и навыков, которые потребуются водородной экономике.
Европейские источники финансирования, включая план восстановления Next Generation EU COVID‑19 и Европейский инвестиционный банк, выделят существенные инвестиции для достаточных темпов запуска водородной экономики. Например, фонд Next Generation EU удвоил бюджет организации InvestEU, связанной с частным сектором.
Назовем другие источники финансирования водородной экономики. Это прежде всего Европейский фонд регионального развития. Не останется без дела Фонд выравнивания, направляющий инвестиции в государства-члены, чей валовой национальный доход составляет менее 90% от среднего по ЕС. Не забудем инструмент REACT-EU, ориентированный на восстановление после пандемии COVID‑19, а именно — на обеспечение дальнейшего экономического выравнивания стран-членов, а также Фонд справедливого перехода, созданный для содействия переходу на экологически чистую энергию регионов, зависящих от ископаемого топлива. Сотрудники таких органов ЕС будут работать с национальными и региональными органами власти государств-членов для развертывания водородных проектов и государственно-частных партнерств. Политики будут привлекать инвесторов из частного сектора с целью адаптации инфраструктуры и логистических сетей к потреблению водорода.
В Европейский альянс по чистому водороду, созданный 8 июля, войдут лидеры отрасли, политики и Европейский инвестиционный банк. Задача альянса — выстроить «водородный инвестиционный трубопровод» и обеспечить спрос на водород как источник энергии. Еврокомиссар по внутреннему рынку Тьерри Бретон сказал, что альянс «разработает ряд конкретных проектов для поддержки усилий по декарбонизации европейских энергоемких отраслей промышленности, таких как сталелитейная и химическая. Альянс имеет стратегическое значение для „Зеленого курса“ и устойчивости нашей промышленности». По словам комиссара, на каждой стадии цепочки создания стоимости водорода — производство, передача, транспорт, промышленность, энергетика и отопление — альянс может дать рекомендации по необходимым корректировкам рынка труда и навыков, которые потребуются водородной экономике.
Водород «чистый» и нечистый
План отдает приоритет «чистому», «зеленому водороду», то есть тому, который производится на возобновляемой электроэнергии; в то же время он признаёт роль «ископаемого водорода» в переходный период. Это странное словосочетание — "ископаемый водород" — типичный брюссельский эвфемизм, непонятный непосвященным. Водород сегодня в основном производится из ископаемого топлива, включая газ и уголь. Ископаемое топливо используется также для выработки электроэнергии, для электролиза и в качестве сырья (водород получают из природного газа методом парового риформинга).
Подвох в том, что этот процесс обеспечивает примерно 70−100 млн тонн углекислого газа в год в одной только Европе. Однако если в производстве «ископаемого водорода» будут применяться технологии улавливания углерода, процесс назовут низкоуглеродистым, а продукт — "синим водородом", со всеми вытекающими отсюда налоговыми и прочими выгодами. Водород, произведенный на ископаемом топливе без применения систем улавливания и хранения углерода, в этой терминологии называют серым. От производства «ископаемого водорода», «синего» и «серого», пока что отказываться не будут. Причина в том, что по соображениям стоимости этот продукт важен для быстрого снижения выбросов и для поддержки параллельного перехода на водород из ВИЭ. «Возобновляемый водород», получаемый из энергии ветра и солнца, наиболее совместим с поставленными ЕС долгосрочными целями климатического нейтралитета.
Все за? Нет, есть немало голосов против. Европарламентская фракция «зеленых» — одна из самых влиятельных и радикальных. Водородная стратегия ЕС ее не устраивает, поскольку компромиссное решение с «ископаемым водородом» фракция считает продуктом интриг влиятельного газового лобби.
Авторы стратегического документа полагают, что для получения низкоуглеродистого водорода можно адаптировать около 50% существующих производств «ископаемого водорода». К 2030 году производство «ископаемого водорода» потребует € 3−18 млрд, плюс до € 6 млрд уйдет на модернизацию существующих производств, то есть на установку на них систем улавливания углерода. Однако «зеленые» и тут не согласны: они указывают, что показатель модернизации — 50% существующих производств — взят из исследования консалтинговой фирмы Navigant для отраслевого газового консорциума под названием «Газ для климата». Стало быть, доверять исследованию нельзя, так как оно может быть предвзятым, а Еврокомиссии лучше бы основывать свои стратегии на независимых исследованиях.
План отдает приоритет «чистому», «зеленому водороду», то есть тому, который производится на возобновляемой электроэнергии; в то же время он признаёт роль «ископаемого водорода» в переходный период. Это странное словосочетание — "ископаемый водород" — типичный брюссельский эвфемизм, непонятный непосвященным. Водород сегодня в основном производится из ископаемого топлива, включая газ и уголь. Ископаемое топливо используется также для выработки электроэнергии, для электролиза и в качестве сырья (водород получают из природного газа методом парового риформинга).
Подвох в том, что этот процесс обеспечивает примерно 70−100 млн тонн углекислого газа в год в одной только Европе. Однако если в производстве «ископаемого водорода» будут применяться технологии улавливания углерода, процесс назовут низкоуглеродистым, а продукт — "синим водородом", со всеми вытекающими отсюда налоговыми и прочими выгодами. Водород, произведенный на ископаемом топливе без применения систем улавливания и хранения углерода, в этой терминологии называют серым. От производства «ископаемого водорода», «синего» и «серого», пока что отказываться не будут. Причина в том, что по соображениям стоимости этот продукт важен для быстрого снижения выбросов и для поддержки параллельного перехода на водород из ВИЭ. «Возобновляемый водород», получаемый из энергии ветра и солнца, наиболее совместим с поставленными ЕС долгосрочными целями климатического нейтралитета.
Все за? Нет, есть немало голосов против. Европарламентская фракция «зеленых» — одна из самых влиятельных и радикальных. Водородная стратегия ЕС ее не устраивает, поскольку компромиссное решение с «ископаемым водородом» фракция считает продуктом интриг влиятельного газового лобби.
Авторы стратегического документа полагают, что для получения низкоуглеродистого водорода можно адаптировать около 50% существующих производств «ископаемого водорода». К 2030 году производство «ископаемого водорода» потребует € 3−18 млрд, плюс до € 6 млрд уйдет на модернизацию существующих производств, то есть на установку на них систем улавливания углерода. Однако «зеленые» и тут не согласны: они указывают, что показатель модернизации — 50% существующих производств — взят из исследования консалтинговой фирмы Navigant для отраслевого газового консорциума под названием «Газ для климата». Стало быть, доверять исследованию нельзя, так как оно может быть предвзятым, а Еврокомиссии лучше бы основывать свои стратегии на независимых исследованиях.
Стратегия снижения цен
Сегодня «серый водород» можно производить всего за € 1,5 / кг. Эта цена и есть цель, к которой стремится ЕС в производстве «зеленого водорода», чтобы достичь паритета цен. «Серый» же водород не предполагается использовать вовсе. По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), цена на «зеленый водород» составляет € 3,5−5 / кг. Нетрудно догадаться, что основные составляющие цены конечного продукта — это стоимость чистой энергии и электролиза.
Основная цель ЕС — быстрое снижение цен на «зеленый водород». Для этого будут развернуты специализированные заводы по его производству в гигаваттном масштабе. Например, к 2024 году в ЕС планируют запустить не менее 4 ГВт электролизеров, а к 2030 году будет установлено не менее 40 ГВт. На это, по расчетам Еврокомиссии, уйдет не менее € 13−15 млрд. Еще € 50−150 млрд придется потратить на соответствующие ветряные и солнечные мощности, которые обеспечат электролизные предприятия электроэнергией. В целом проекты ЕС предполагают, что к 2050 году инвестиции в производство «чистого водорода» достигнут € 180 млрд.
Тут просматривается двойная цель: во‑первых, планировавшееся к 2030 году снижение выбросов будет достигнуто раньше. Во-вторых, водородное топливо — кратчайший путь к декарбонизации таких «трудных» отраслей, как «большая химия», производство стали и цемента.
Глава Е С по климату Франс Тиммерманс считает существующую в Европе газовую сеть важнейшим фактором перехода на «чистый водород». К 2030 году на транспортировку и хранение водорода, а также на заправочные станции потребуется около € 120−130 млрд, говорится в документе. Использование существующих газовых сетей поможет снизить конечную цену. «Важно, чтобы мы посмотрели на существующую инфраструктуру природного газа и СПГ и поняли, в какой степени она может использоваться под водород и можно ли ее адаптировать к водороду, — заявил Ф. Тиммерманс на брифинге для прессы. — Чем у нас больше инфраструктуры двойного использования, тем мягче будет переход к „зеленому водороду“», — добавил он. Любопытно было бы узнать технические подробности: например, как модернизировать существующие газовые сети, чтобы исключить утечку водорода. Однако до подробностей не снисходят ни авторы водородной стратегии, ни ее апологеты и комментаторы.
Авторы водородной стратегии предполагают, чтосоздание внутреннего спроса позволит Европейскому союзу занять лидирующее положение в области технологий по всей цепочке формирования стоимости, особенно в технологии электролизеров. В мире, где «зеленый водород» заменит углеводородное топливо, технологическое лидерство в области водорода, а также заработанный с его помощью моральный (и не только) капитал повысят значимость ЕС на международных площадках и укрепят его отношения с союзниками. Интересно, что мимоходом в стратегии упоминается открывающаяся возможность установить бенчмарк сделок с «зеленым водородом» в евро, аналогично тому, как сырая нефть в основном торгуется в долларах США.
В проекте стратегии неоднократно упоминается потенциал водородной экономики в Европейском союзе с точки зрения геополитики и создания рабочих мест на национальном уровне.
Сегодня «серый водород» можно производить всего за € 1,5 / кг. Эта цена и есть цель, к которой стремится ЕС в производстве «зеленого водорода», чтобы достичь паритета цен. «Серый» же водород не предполагается использовать вовсе. По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), цена на «зеленый водород» составляет € 3,5−5 / кг. Нетрудно догадаться, что основные составляющие цены конечного продукта — это стоимость чистой энергии и электролиза.
Основная цель ЕС — быстрое снижение цен на «зеленый водород». Для этого будут развернуты специализированные заводы по его производству в гигаваттном масштабе. Например, к 2024 году в ЕС планируют запустить не менее 4 ГВт электролизеров, а к 2030 году будет установлено не менее 40 ГВт. На это, по расчетам Еврокомиссии, уйдет не менее € 13−15 млрд. Еще € 50−150 млрд придется потратить на соответствующие ветряные и солнечные мощности, которые обеспечат электролизные предприятия электроэнергией. В целом проекты ЕС предполагают, что к 2050 году инвестиции в производство «чистого водорода» достигнут € 180 млрд.
Тут просматривается двойная цель: во‑первых, планировавшееся к 2030 году снижение выбросов будет достигнуто раньше. Во-вторых, водородное топливо — кратчайший путь к декарбонизации таких «трудных» отраслей, как «большая химия», производство стали и цемента.
Глава Е С по климату Франс Тиммерманс считает существующую в Европе газовую сеть важнейшим фактором перехода на «чистый водород». К 2030 году на транспортировку и хранение водорода, а также на заправочные станции потребуется около € 120−130 млрд, говорится в документе. Использование существующих газовых сетей поможет снизить конечную цену. «Важно, чтобы мы посмотрели на существующую инфраструктуру природного газа и СПГ и поняли, в какой степени она может использоваться под водород и можно ли ее адаптировать к водороду, — заявил Ф. Тиммерманс на брифинге для прессы. — Чем у нас больше инфраструктуры двойного использования, тем мягче будет переход к „зеленому водороду“», — добавил он. Любопытно было бы узнать технические подробности: например, как модернизировать существующие газовые сети, чтобы исключить утечку водорода. Однако до подробностей не снисходят ни авторы водородной стратегии, ни ее апологеты и комментаторы.
Авторы водородной стратегии предполагают, чтосоздание внутреннего спроса позволит Европейскому союзу занять лидирующее положение в области технологий по всей цепочке формирования стоимости, особенно в технологии электролизеров. В мире, где «зеленый водород» заменит углеводородное топливо, технологическое лидерство в области водорода, а также заработанный с его помощью моральный (и не только) капитал повысят значимость ЕС на международных площадках и укрепят его отношения с союзниками. Интересно, что мимоходом в стратегии упоминается открывающаяся возможность установить бенчмарк сделок с «зеленым водородом» в евро, аналогично тому, как сырая нефть в основном торгуется в долларах США.
В проекте стратегии неоднократно упоминается потенциал водородной экономики в Европейском союзе с точки зрения геополитики и создания рабочих мест на национальном уровне.
Кто еще поддерживает водород?
В Испании в последней версии закона, стимулирующего переход к альтернативным источникам энергии, водород назван ключевым. На базе Каталонского института энергетики при участии 40 испанских компаний был создан проект Taula de l’Hidrogen, цель которого — продвижение водородных технологий.
В России водород — один из трех компонентов «Концепции развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации».
Франция в 2018 году разработала «План по развитию водорода в рамках энергетического перехода». Этот план будет включен в Долгосрочную энергетическую программу, рассчитанную на 2019−2028 годы.
Министерство энергетики США готово частично профинансировать проект размещения электролизеров на АЭС американской энергокомпании Exelon. Проект Exelon оценивается в $ 7,2 млн. Объем господдержки — $ 3,6 млн. Предполагается, что к марту 2021 года компания выберет площадку, где будет проводиться электролиз, осуществит 30% нужных работ и проверит работу на симуляторе. Проект нужен для диверсификации бизнеса и повышения доходов АЭС, сообщили в Exelon.
В России водород — один из трех компонентов «Концепции развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации».
Франция в 2018 году разработала «План по развитию водорода в рамках энергетического перехода». Этот план будет включен в Долгосрочную энергетическую программу, рассчитанную на 2019−2028 годы.
Министерство энергетики США готово частично профинансировать проект размещения электролизеров на АЭС американской энергокомпании Exelon. Проект Exelon оценивается в $ 7,2 млн. Объем господдержки — $ 3,6 млн. Предполагается, что к марту 2021 года компания выберет площадку, где будет проводиться электролиз, осуществит 30% нужных работ и проверит работу на симуляторе. Проект нужен для диверсификации бизнеса и повышения доходов АЭС, сообщили в Exelon.
Создать ликвидный рынок
Основные европейские электроэнергетические группы, в том числе Enel, Iberdrola, Ørsted и EDP, выступили с совместным призывом к Европейской комиссии расставить приоритеты в области использования возобновляемого водорода в плане восстановления после пандемии. Они хотят ясности, которой нет в «Водородной стратегии ЕС».
Международная ассоциация производителей нефти и газа (IOGP), со своей стороны, предупредила, что водородная стратегия ЕС «обречена на провал», если она будет сосредоточена только на возобновляемом водороде, который в настоящее время занимает лишь крошечную долю рынка. «В отсутствие базисных положений и показателей мы не можем позволить себе в надежде на лучшее бросить все свои силы на единственную технологию, все еще маргинальную, — считает Франсуа-Реджис Мутон, европейский директор IOGP. — Разработанная стратегия должна использовать все чистые источники производства водорода после 2030 года», — добавил он, сославшись на ядерную энергетику, гидроэнергетику, пиролиз метана и газа с использованием систем улавливания и хранения углерода в качестве потенциальных источников энергии.
Беспокойство энергетиков хорошо объяснимо: проекты производства «зеленого водорода» подразумевают, что правительства и бизнес создадут рынки «чистого водорода». И это должны быть ликвидные рынки. Водородная стратегия ЕС отчасти дает ответы энергетикам. Политическая направленность стратегии заключается в создании ликвидного и хорошо функционирующего рынка водорода, а также в стимулировании спроса и предложения на лидирующих рынках: в производстве стали, химикатов и тяжелогрузных перевозках. Начнут, по-видимому, с инициатив по использованию водорода в тяжелогрузном транспорте, включая авиацию и судоходство. Также ведется работа по созданию «Стратегии Е С по чистой стали».
Стимулировать спрос и предложение призваны, в частности, так называемые углеродные контракты на разницу, направленные на ликвидацию разрыва между гарантированной фиксированной и фактической ценой CO2 в схеме торговли выбросами ЕС (ETS). Такая система может применяться, например, для стимулирования низкоуглеродного производства стали и химикатов, говорится в сообщении комиссии. Это новый стимул для производства низкоуглеродного водорода с помощью ETS, в том числе за счет сокращения бесплатного размещения традиционных установок по производству «ископаемого водорода». Также Еврокомиссия рассчитывает, что контракты на разницу цен простимулируют применение систем улавливания и хранения углерода в производствах «ископаемого водорода» и повысят конкурентоспособность «чистого водорода».
Публикуя водородную стратегию, Европейская комиссия объявила, что стратегии по интеграции водородной и энергетической систем определят новую программу инвестиций ЕС в чистую энергетику. Ниже мы расскажем о некоторых таких проектах, планируемых и уже реализованных.
Основные европейские электроэнергетические группы, в том числе Enel, Iberdrola, Ørsted и EDP, выступили с совместным призывом к Европейской комиссии расставить приоритеты в области использования возобновляемого водорода в плане восстановления после пандемии. Они хотят ясности, которой нет в «Водородной стратегии ЕС».
Международная ассоциация производителей нефти и газа (IOGP), со своей стороны, предупредила, что водородная стратегия ЕС «обречена на провал», если она будет сосредоточена только на возобновляемом водороде, который в настоящее время занимает лишь крошечную долю рынка. «В отсутствие базисных положений и показателей мы не можем позволить себе в надежде на лучшее бросить все свои силы на единственную технологию, все еще маргинальную, — считает Франсуа-Реджис Мутон, европейский директор IOGP. — Разработанная стратегия должна использовать все чистые источники производства водорода после 2030 года», — добавил он, сославшись на ядерную энергетику, гидроэнергетику, пиролиз метана и газа с использованием систем улавливания и хранения углерода в качестве потенциальных источников энергии.
Беспокойство энергетиков хорошо объяснимо: проекты производства «зеленого водорода» подразумевают, что правительства и бизнес создадут рынки «чистого водорода». И это должны быть ликвидные рынки. Водородная стратегия ЕС отчасти дает ответы энергетикам. Политическая направленность стратегии заключается в создании ликвидного и хорошо функционирующего рынка водорода, а также в стимулировании спроса и предложения на лидирующих рынках: в производстве стали, химикатов и тяжелогрузных перевозках. Начнут, по-видимому, с инициатив по использованию водорода в тяжелогрузном транспорте, включая авиацию и судоходство. Также ведется работа по созданию «Стратегии Е С по чистой стали».
Стимулировать спрос и предложение призваны, в частности, так называемые углеродные контракты на разницу, направленные на ликвидацию разрыва между гарантированной фиксированной и фактической ценой CO2 в схеме торговли выбросами ЕС (ETS). Такая система может применяться, например, для стимулирования низкоуглеродного производства стали и химикатов, говорится в сообщении комиссии. Это новый стимул для производства низкоуглеродного водорода с помощью ETS, в том числе за счет сокращения бесплатного размещения традиционных установок по производству «ископаемого водорода». Также Еврокомиссия рассчитывает, что контракты на разницу цен простимулируют применение систем улавливания и хранения углерода в производствах «ископаемого водорода» и повысят конкурентоспособность «чистого водорода».
Публикуя водородную стратегию, Европейская комиссия объявила, что стратегии по интеграции водородной и энергетической систем определят новую программу инвестиций ЕС в чистую энергетику. Ниже мы расскажем о некоторых таких проектах, планируемых и уже реализованных.
Разработки Росатома
Росатом занимается разработками технологий производства водорода уже почти полвека.
- ОКБМ им. И. И. Африкантова разработало проект атомной энерготехнологической станции с реактором МГР-Т для выработки электроэнергии и водорода из разного сырья.
- Физико-энергетический институт им. А. И. Лейпунского разрабатывает жидкометаллические электрохимические генераторы водорода. Жидкий металл используется не только для передачи тепла, но и в качестве химического реагента. Суть технологии такова: водяной пар поступает в нижнюю часть емкости с расплавом. В результате реакции получаются газообразный водород и растворенный в расплаве кислород. Тепломассообмен в расплаве интенсифицируется, водород легко отделяется в конденсаторе от не вступившей в реакцию воды. Сейчас проект находится на стадии НИОКР.
- Еще одна разработка — высокотемпературные гелиевые реакторы (ВТГР), работающие при температуре 1000 °C. Создана экспериментальная база, разработаны и экспериментально отработаны ключевые технологии реактора, керамического топлива, системы преобразования энергии, оборудования и конструкционных материалов.
- Новый проект, инициированный осенью прошлого года, — железнодорожное сообщение с использованием поездов на водородных топливных элементах на острове Сахалин. Это пилотный проект, в рамках которого будут созданы и апробированы технологии, межкорпоративное взаимодействие и эксплуатация. Роль Росатома — поставка топливных элементов.
- В июне 2020 года «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций» получил от концерна «Росэнергоатом» заказ на обоснование проекта создания на Кольской АЭС Центра компетенций по атомно-водородной энергетике. Кроме того, ВНИИАЭС должен будет подготовить техническое задание на разработку проекта, конструирование и изготовление демонстрационного комплекса водородной заправочной станции и обликовый проект криогенного танка — хранилища водорода для транспортировки его на средние и дальние расстояния на морских судах, а также эффективную модульную установку ожижения водорода. Отдельно «Росэнергоатом» заказал ВНИИАЭС обоснование и разработку техзадания для системы аккумулирования водорода на жидком органическом носителе, его хранения и транспортировки морскими танкерами ледового класса через Северный морской путь в Японию.
- На Кольской АЭС уже работают два электролизера, которые производят 20,5 и 21,33 м³ водорода в час. Собственные потребности станции в водороде составляют 4,5 тыс. м3 в год. То есть номинально существующих мощностей более чем достаточно для производства водорода для нужд клиентов. Однако электролиз более эффективен с использованием высокотемпературного пара, так как тепловая энергия частично заменяет электрическую и отношение произведенного водорода к затраченной электроэнергии растет, поэтому вполне вероятно, что исследование ВНИИАЭС покажет: технологию надо дополнять или менять.
Водородное настоящее Европы
Сегодня во всем мире низкоуглеродистого водорода производится ничтожно мало. При этом наблюдается рост активности по нескольким направлениям. Пилотные, а также коммерческие проекты до пандемии COVID‑19 появлялись с беспрецедентной динамикой. Тем не менее по внедрению масштабного использования «зеленого водорода» Европа, похоже, отстает. Поддержка сектора водородной экономики в пересчете на душу населения составляет в Китае € 4, в Японии — € 3, в США — € 0,75 и всего € 0,50 — в Европейском союзе.
Однако специалисты заметили, что в водородных проектах, планируемых и реализуемых, произошло заметное смещение акцентов. Ранее в центре внимания проектов по «чистому водороду» был транспортный сектор, то есть разработки автомобилей на топливных элементах (FCEV) и станций заправок водородом. По данным МЭА, рынок FCEV продолжает расширяться, особенно в Китае, Японии и Корее. В конце 2019 года в мире действовало 470 станций заправки водородом — на 20% больше, чем в 2018 году. В Германии даже произвели два поезда на топливных элементах, а в следующем году их станет еще больше.
Сегодня во всем мире низкоуглеродистого водорода производится ничтожно мало. При этом наблюдается рост активности по нескольким направлениям. Пилотные, а также коммерческие проекты до пандемии COVID‑19 появлялись с беспрецедентной динамикой. Тем не менее по внедрению масштабного использования «зеленого водорода» Европа, похоже, отстает. Поддержка сектора водородной экономики в пересчете на душу населения составляет в Китае € 4, в Японии — € 3, в США — € 0,75 и всего € 0,50 — в Европейском союзе.
Однако специалисты заметили, что в водородных проектах, планируемых и реализуемых, произошло заметное смещение акцентов. Ранее в центре внимания проектов по «чистому водороду» был транспортный сектор, то есть разработки автомобилей на топливных элементах (FCEV) и станций заправок водородом. По данным МЭА, рынок FCEV продолжает расширяться, особенно в Китае, Японии и Корее. В конце 2019 года в мире действовало 470 станций заправки водородом — на 20% больше, чем в 2018 году. В Германии даже произвели два поезда на топливных элементах, а в следующем году их станет еще больше.
Болгария строит водородные заправки
В Софии разработан проект водородной станции, которая будет производить этот вид топлива на месте и позволит осуществлять заправку водородных автомобилей. Об этом сообщил в эфире Bloomberg TV Bulgaria Цвети Цветков, генеральный исполнительный директор Болгарского водородного общества и директор Института водородных технологий. Эксперт сказал также, что водородная станция появится и в городе Мизия. Она будет заправляться топливом, производимым АЭС «Козлодуй».
«На протяжении 10 лет на атомной электростанции внедряются новые технологии, позволяющие производить водород. В соответствии с последним рамочным контрактом (2016−2021) мы изменили всю систему генерации водорода, используемого для питания систем охлаждения станции. АЭС „Козлодуй“ — крупнейший производитель „чистого водорода“ в стране, со временем она войдет в число крупнейших экспортеров», — сказал Ц. Цветков.
«На протяжении 10 лет на атомной электростанции внедряются новые технологии, позволяющие производить водород. В соответствии с последним рамочным контрактом (2016−2021) мы изменили всю систему генерации водорода, используемого для питания систем охлаждения станции. АЭС „Козлодуй“ — крупнейший производитель „чистого водорода“ в стране, со временем она войдет в число крупнейших экспортеров», — сказал Ц. Цветков.
Ныне сфера применения водорода вышла за рамки транспорта. Правительства и компании совместно работают над проектами в области ключевых технологий конечного использования и низкоуглеродных производств. Новые проекты предназначены для крупномасштабного развертывания электролизеров мощностью до 100 МВт с целью применения в тяжелой промышленности, химическом производстве, отоплении городов, а также хранения энергии. В базе данных МЭА представлены несколько крупных проектов низкоуглеродистых электролизных производств водорода, введенных в эксплуатацию по всему миру за последние 20 лет, строящихся или только планирующихся.
Это смещение акцентов особенно заметно на севере Европы, где лидируют Германия и Франция. В Германии проект «Электроэнергия» в Эмсланде Рурской области назвали «Гибридом» (Hybridge) — он объединил электрические и газовые сети. В партнерстве с операторами передающей системы Amprion и газовой сети Open Grid Europe (OGE) электроэнергия из ВИЭ будет преобразовываться посредством электролиза в водород и метан. Компании развернут электролизер мощностью 100 МВт; полученный водород будет транспортироваться (посредством водородного трубопровода OGE и существующей сети газопроводов) по всему Руру и за его пределы. По плану проект должен заработать в 2023 году.
Французский проект GRHYD (Gestion des Réseaux par l’injection d’Hydrogène pour Décarboner les énergies — управление сетью посредством инжекции водорода для декарбонизации энергии) куда скромнее. Запущенный в 2018 году проект управляется энергетической компанией Engie и ее местными партнерами при поддержке правительства Франции. Возобновляемая энергия здесь используется для получения водорода и последующего его смешивания с природным газом в газораспределительной сети.
Проект оказался столь успешен, что на его основе компания H2V Industry приступила к реализации проекта H2V59 для промышленного производства «зеленого водорода» путем электролиза воды в том же регионе Дюнкерка, в городе Лун-Пляж. В течение пяти лет здесь построят пять стомегаваттных установок по производству водорода, причем каждая произведет по 14 тыс. тонн водорода в год. Проект реализуется партнерством французской H2V Industry и норвежской HydrogenPro. Он позволит внедрить водород в распределительную газовую сеть, чтобы декарбонизировать природный газ, используемый для отопления и в быту, а также для нужд транспорта. По данным МЭА, несколько проектов по всему миру уже добавляют водород в существующие сети природного газа. С минимальными изменениями инфраструктуры или даже без таковых технологии позволяют примешивать к газу в сети до 20% водорода.
Водород набирает обороты и в сталелитейном производстве: в Швеции строится крупный демонстрационный завод, он начнет функционировать к 2025 году.
Сейчас на стадии планирования находится огромный пилотный проект по переводу газовых сетей севера Великобритании на водород. Впервые анонсированный в 2016 году проект H21 (H21 NoE) реализуется в сотрудничестве двух британских газораспределительных компаний, Northern Gas Networks и Cadent, а также норвежской Equinor (ранее Statoil). Проект будет использовать существующую инфраструктуру распределения природного газа, обслуживающую регион с населением 5 млн человек, включая несколько крупных городов, для обслуживания бытовых и промышленных потребителей; его приложения включают тепло, электроэнергию и транспорт.
Этот проект интересен поставленной целью «глубокой декарбонизации», которой невозможно достичь с помощью одной только возобновляемой электроэнергии. Для ее достижения потребуются улавливание и хранение углерода (CCS). Роль Equinor заключается в строительстве установки по производству водорода с использованием стандартного процесса риформинга природного газа. Уловленный CO2 увезут в подводное хранилище. Специально построенный трубопровод для транспортировки водорода соединят с местными газораспределительными сетями. Новый трубопровод необходим из-за сложностей закачки водорода в газопроводы (хотя итальянская компания Snam уже продемонстрировала возможность примешивания до 10% водорода к газу в газотранспортных сетях). Реализация проекта намечена на 2028−2034 годы. Ожидается, что к 2034 году будет достигнута глубокая декарбонизация 14% потребности Великобритании в теплоэнергии. Масштаб проекта H21 NoE и его существенное влияние на выбросы углерода в случае успеха сделают его основой для распространения на всю Британию процесса декарбонизации бытовой теплоэнергии, транспорта и электроэнергии к 2050 году. Осталось всего ничего: реализовать проект и добиться хорошего экономического результата.
У названных амбициозных европейских проектов есть крупные собратья в Северной Америке. Чаще всего упоминают проект «Возобновляемый водород Канады» (RH2C), который поддерживают частные коммунальные предприятия и инвесторы. Компания планирует построить крупный электролизный завод в Британской Колумбии для производства «чистого водорода» с помощью электролиза воды на энергии местной гидроэлектростанции и ветропарков.
В США специализированные исследования по электролизу для производства водорода на энергии ВИЭ сосредоточены в Управлении по энергоэффективности и ВИЭ министерства энергетики.
Это смещение акцентов особенно заметно на севере Европы, где лидируют Германия и Франция. В Германии проект «Электроэнергия» в Эмсланде Рурской области назвали «Гибридом» (Hybridge) — он объединил электрические и газовые сети. В партнерстве с операторами передающей системы Amprion и газовой сети Open Grid Europe (OGE) электроэнергия из ВИЭ будет преобразовываться посредством электролиза в водород и метан. Компании развернут электролизер мощностью 100 МВт; полученный водород будет транспортироваться (посредством водородного трубопровода OGE и существующей сети газопроводов) по всему Руру и за его пределы. По плану проект должен заработать в 2023 году.
Французский проект GRHYD (Gestion des Réseaux par l’injection d’Hydrogène pour Décarboner les énergies — управление сетью посредством инжекции водорода для декарбонизации энергии) куда скромнее. Запущенный в 2018 году проект управляется энергетической компанией Engie и ее местными партнерами при поддержке правительства Франции. Возобновляемая энергия здесь используется для получения водорода и последующего его смешивания с природным газом в газораспределительной сети.
Проект оказался столь успешен, что на его основе компания H2V Industry приступила к реализации проекта H2V59 для промышленного производства «зеленого водорода» путем электролиза воды в том же регионе Дюнкерка, в городе Лун-Пляж. В течение пяти лет здесь построят пять стомегаваттных установок по производству водорода, причем каждая произведет по 14 тыс. тонн водорода в год. Проект реализуется партнерством французской H2V Industry и норвежской HydrogenPro. Он позволит внедрить водород в распределительную газовую сеть, чтобы декарбонизировать природный газ, используемый для отопления и в быту, а также для нужд транспорта. По данным МЭА, несколько проектов по всему миру уже добавляют водород в существующие сети природного газа. С минимальными изменениями инфраструктуры или даже без таковых технологии позволяют примешивать к газу в сети до 20% водорода.
Водород набирает обороты и в сталелитейном производстве: в Швеции строится крупный демонстрационный завод, он начнет функционировать к 2025 году.
Сейчас на стадии планирования находится огромный пилотный проект по переводу газовых сетей севера Великобритании на водород. Впервые анонсированный в 2016 году проект H21 (H21 NoE) реализуется в сотрудничестве двух британских газораспределительных компаний, Northern Gas Networks и Cadent, а также норвежской Equinor (ранее Statoil). Проект будет использовать существующую инфраструктуру распределения природного газа, обслуживающую регион с населением 5 млн человек, включая несколько крупных городов, для обслуживания бытовых и промышленных потребителей; его приложения включают тепло, электроэнергию и транспорт.
Этот проект интересен поставленной целью «глубокой декарбонизации», которой невозможно достичь с помощью одной только возобновляемой электроэнергии. Для ее достижения потребуются улавливание и хранение углерода (CCS). Роль Equinor заключается в строительстве установки по производству водорода с использованием стандартного процесса риформинга природного газа. Уловленный CO2 увезут в подводное хранилище. Специально построенный трубопровод для транспортировки водорода соединят с местными газораспределительными сетями. Новый трубопровод необходим из-за сложностей закачки водорода в газопроводы (хотя итальянская компания Snam уже продемонстрировала возможность примешивания до 10% водорода к газу в газотранспортных сетях). Реализация проекта намечена на 2028−2034 годы. Ожидается, что к 2034 году будет достигнута глубокая декарбонизация 14% потребности Великобритании в теплоэнергии. Масштаб проекта H21 NoE и его существенное влияние на выбросы углерода в случае успеха сделают его основой для распространения на всю Британию процесса декарбонизации бытовой теплоэнергии, транспорта и электроэнергии к 2050 году. Осталось всего ничего: реализовать проект и добиться хорошего экономического результата.
У названных амбициозных европейских проектов есть крупные собратья в Северной Америке. Чаще всего упоминают проект «Возобновляемый водород Канады» (RH2C), который поддерживают частные коммунальные предприятия и инвесторы. Компания планирует построить крупный электролизный завод в Британской Колумбии для производства «чистого водорода» с помощью электролиза воды на энергии местной гидроэлектростанции и ветропарков.
В США специализированные исследования по электролизу для производства водорода на энергии ВИЭ сосредоточены в Управлении по энергоэффективности и ВИЭ министерства энергетики.
Германия выбирает водород
Германия относится к числу стран, наиболее озабоченных климатическими проблемами, особенно достижением углеродной нейтральности. Правительство Германии 10 июня 2020 года приняло «Национальную водородную стратегию». Почему водород? Очевидно, ключевая причина в том, что экстенсивное наращивание возобновляемых мощностей в Германии практически закончилось. В первом полугодии 2019 года были построены только 290 МВт новых ветромощностей — снижение на 80% по сравнению с 2018 годом. А в 2018 году объемы новых мощностей упали почти вдвое по сравнению с 2017-м.
Можно выявить несколько причин такой стагнации. Во-первых, ВИЭ не решили главную задачу — не снизили радикально объем выбросов парниковых газов. Лишь в 2018 году выбросы стали снижаться, до этого они росли. Парадокс в том, что снижение выбросов в Германии происходило параллельно со снижением объемов строительства ветростанций, на которые приходится наибольший объем мощностей среди ВИЭ.
Во-вторых, существующий объем установленной мощности ВИЭ уже перекрывает на 25% стабильные потребности в электроэнергии. По данным портала energy-charts.de на 3 июля 2020 года, общая установленная мощность ВИЭ в Германии составляет 125,76 ГВт при базовом уровне потребления около 40 ГВт и пиковом — 80−100 ГВт.
В‑третьих, нестабильный характер генерации и, как следствие, снижение объема гарантированных поставок.
В‑четвертых, резкие скачки цен на электроэнергию и разбалансированность диспетчеризации.
В‑пятых, неразвитость сетей для перетоков больших и нестабильных объемов электроэнергии. German National Energy Agency опубликовало исследование, в котором сделан вывод: надо построить около 10−20 тыс. км ЛЭП 110 кВ по всей Германии. Однако в течение последних 10 лет были построены лишь несколько сот километров новых линий.
В‑шестых, отсутствие свободного места для размещения новых солнечных ферм и ветропарков.
В‑седьмых, нет ответа на вопрос, что делать с угольщиками, которые пострадают от закрытия угольных станций.
В‑восьмых, рост ВИЭ вызвал рост тарифов на электроэнергию. Властям приходится обещать гражданам страны, что нового повышения цен не будет.
Объем и источники поддержки водородной отрасли Германия предельно четко изложила в самом начале своей стратегии.
2020−2023 годы:
€ 310 млн будет выделено Энергетическим и климатическим фондом для проведения фундаментальных исследований по водородным технологиям.
€ 200 млн планируется выделить для проведения практических испытаний.
€ 600 млн будет выделено на создание «регуляторных песочниц для энергетического перехода».
более € 1 млрд будет выделено на инвестиции в технологии и крупномасштабные промышленные объекты, использующие водород для декарбонизации своих производственных процессов.
€ 7 млрд — для ускорения внедрения водородных технологий на рынок Германии.
€ 2 млрд — на развитие международного партнерства.
До 2026 года:
€ 1,4 млрд составит объем финансирования правительством.
Можно выявить несколько причин такой стагнации. Во-первых, ВИЭ не решили главную задачу — не снизили радикально объем выбросов парниковых газов. Лишь в 2018 году выбросы стали снижаться, до этого они росли. Парадокс в том, что снижение выбросов в Германии происходило параллельно со снижением объемов строительства ветростанций, на которые приходится наибольший объем мощностей среди ВИЭ.
Во-вторых, существующий объем установленной мощности ВИЭ уже перекрывает на 25% стабильные потребности в электроэнергии. По данным портала energy-charts.de на 3 июля 2020 года, общая установленная мощность ВИЭ в Германии составляет 125,76 ГВт при базовом уровне потребления около 40 ГВт и пиковом — 80−100 ГВт.
В‑третьих, нестабильный характер генерации и, как следствие, снижение объема гарантированных поставок.
В‑четвертых, резкие скачки цен на электроэнергию и разбалансированность диспетчеризации.
В‑пятых, неразвитость сетей для перетоков больших и нестабильных объемов электроэнергии. German National Energy Agency опубликовало исследование, в котором сделан вывод: надо построить около 10−20 тыс. км ЛЭП 110 кВ по всей Германии. Однако в течение последних 10 лет были построены лишь несколько сот километров новых линий.
В‑шестых, отсутствие свободного места для размещения новых солнечных ферм и ветропарков.
В‑седьмых, нет ответа на вопрос, что делать с угольщиками, которые пострадают от закрытия угольных станций.
В‑восьмых, рост ВИЭ вызвал рост тарифов на электроэнергию. Властям приходится обещать гражданам страны, что нового повышения цен не будет.
Объем и источники поддержки водородной отрасли Германия предельно четко изложила в самом начале своей стратегии.
2020−2023 годы:
€ 310 млн будет выделено Энергетическим и климатическим фондом для проведения фундаментальных исследований по водородным технологиям.
€ 200 млн планируется выделить для проведения практических испытаний.
€ 600 млн будет выделено на создание «регуляторных песочниц для энергетического перехода».
более € 1 млрд будет выделено на инвестиции в технологии и крупномасштабные промышленные объекты, использующие водород для декарбонизации своих производственных процессов.
€ 7 млрд — для ускорения внедрения водородных технологий на рынок Германии.
€ 2 млрд — на развитие международного партнерства.
До 2026 года:
€ 1,4 млрд составит объем финансирования правительством.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #4_2020