Водородное будущее. Возможности для России стать лидером новой международной отрасли
По итогам уходящего 2021 года становится все более очевидным тот факт, что низкоуглеродный водород будет занимать центральное место в климатически нейтральной мировой экономике будущего. Крупнейшие развитые страны на протяжении всего года заявляли о своих планах на лидерство в строительстве водородной экономики. И многие страны и компании уже предприняли амбициозные шаги для достижения указанных целей.
Если посмотреть на цифры, то портфель только «зеленых», использующих ВИЭ водородных проектов за последние 12 месяцев вырос в семь раз. Анонсировано более 500 проектов с общей мощностью электролизеров как минимум около 200 ГВт, что, для сравнения, по установленной мощности сопоставимо с размером энергосистемы РФ. Более 50% из указанных проектов находится в Европе, которая также является мировым лидером по патентам и публикациям по теме водорода. Впрочем, большинство из объявленных проектов пока находится на ранней стадии.
Но уже сейчас мы наблюдаем быстрый рост производственных мощностей по выпуску электролизеров. Если до 2019 года мировые мощности по их производству составляли всего 0,2 ГВт ежегодно, то к середине 2021 года они увеличились до 6,3 ГВт, и наблюдается дальнейший рост.
Если к данной статистике прибавить данные еще по «голубому» и «желтому» водороду, то мы с уверенностью можем сказать, что на наших глазах зарождается совершенно новый огромный рынок. Объем его существенный и оценивается в более чем $300 млрд к 2030 году, что эквивалентно текущему уровню ежегодных инвестиций в мире в строительство генерации ВИЭ.
В отличие от возобновляемой энергетики, где весь мир развивал эту отрасль уже более 20 лет и мы успели сформировать ее в РФ в тех параметрах и составе, как это работает во всем мире, то в случае с водородом глобальная индустрия создается только сейчас, и у России есть уникальный шанс использовать такую возможность.
В ВИЭ нам пришлось решить сложную задачу — не идти по простому пути покупки готовых решений, а за короткий промежуток времени, с учетом отечественных особенностей и структуры нашего рынка, обеспечить трансфер технологий солнечной и ветроэнергетики и сформировать компетенции в строительстве и эксплуатации нового типа генерации. Это было реализовано в условиях, когда в мире уже были определены как страновые, так и технологические лидеры этой отрасли и активно использовались наиболее эффективные решения глобальных корпораций. Фактически мы последовали за уже сформированным технологическим трендом возобновляемой энергетики, который в начале 90-х воспринимался с долей скептицизма, а в итоге превратился в глобальную индустрию, масштабы развития которой каждый раз превышали прогнозы.
В водородной энергетике, по нашим оценкам, развитие будет аналогично отрасли ВИЭ. Сейчас только появляются первые точки роста новой отрасли и намечен ценовой индикатив менее $2 за килограмм «зеленого» водорода к 2040 году, при этом другие типы низкоуглеродного водорода достигнут этой цены раньше обозначенного срока. Но, в отличие от последовательного шаг за шагом развития отрасли ВИЭ, планы развития водородной энергетики заявлены изначально большими, потому что водород способен обеспечить до 20% от требуемого сокращения выбросов СО₂ и без него достичь заявленной странами углеродной нейтральности будет невозможно.
Не возникает сомнений: настолько большой спрос на эффективные технологические решения по производству, хранению, транспортировке и использованию водорода создаст сильный импульс к их ускоренному развитию. По нашим прогнозам, все намеченные планы будут достигнуты гораздо быстрее.
В связи с этим у России появляются новые экономические возможности, и амбиции уже были озвучены — занять 20% мирового рынка водорода и экспортировать от 2 до 12 млн тонн низкоуглеродного водорода к 2030–2035 гг. Но для достижения цели у нас нет времени долго собираться с силами, смотреть, что будет происходить в мире, и принимать решение — идти и развивать эту отрасль или нет.
Ведь первые крупные проекты в мире запускаются уже сейчас, и они сопровождаются заключением долгосрочных, на 10 и более лет, off-take контрактов с потребителями, в которых, как правило, заложены серьезные финансовые издержки на случай смены поставщика. Если мы обратимся со своими предложениями по поставке водорода гораздо позднее, то потребители закономерно попросят водород по более низкой цене взамен поставляемого из стран Ближнего Востока, Австралии или Латинской Америки. Тем самым они смогут компенсировать свои издержки по заключенному контракту, а для нас это будет экономически неэффективно, и мы окажемся в позиции догоняющего.
С другой стороны, глобальный тренд на декарбонизацию создает для России внешнеэкономические вызовы, на которые можно попытаться ответить за счет развития отечественной водородной энергетики. Выпадающие доходы бюджета РФ из-за прогнозируемого снижения спроса на традиционные статьи нашего экспорта — нефть, уголь и газ — могут быть компенсированы увеличением экспортных поставок водорода. Именно такую стратегию выбрали для себя мировые нефтегазовые гиганты 5–7 лет назад, когда системно начали инвестировать в возобновляемую энергетику. Понимая, что спрос на их ресурсы в долгосрочном горизонте сокращается, они инвестировали ровно в то, что замещает их продукт и структуру доходов.
Понимая все возникающие вызовы и возможности для нашей страны, необходимо уже сейчас ускоренно развивать отрасль низкоуглеродной водородной энергетики и использовать все имеющиеся у нас конкурентные преимущества.
Первое главное преимущество — наша близость к основным рынкам потребления водорода: странам ЕС и Азиатско-Тихоокеанского региона. Китай является наиболее крупным потребителем с прогнозируемым спросом не менее 30 млн тонн водорода к 2030 году. Большую часть этого объема, конечно, он сможет обеспечить за счет собственных технологий и генерирующих мощностей, но существенный объем до 5 млн тонн может быть покрыт за счет импорта. В другой ситуации находятся Япония и Южная Корея, где к тому же сроку ожидается потребление до 4 млн тонн, но из-за ресурсных и территориальных ограничений практически вся их потребность может быть покрыта импортными поставками. Крупнейшие потребители в Европе — это Германия и Франция, суммарно около 6 млн тонн потребления к 2030 году, из которых 2 млн тонн — импорт. Всего к этому сроку суммарный объем потребления водорода в мире оценивается в разных сценариях до порядка 100 млн тонн, из которых на ближайших к нам рынках сбыта потенциальный спрос на импорт — не менее 11 млн тонн. И он не конечный, а будет только расти.
Каждая из стран предъявляет свои требования к качеству поставляемого водорода. Если в азиатских странах в ближайшее время предполагается потребление водорода любого цвета, как «зеленого», так и «желтого» с «голубым», то, например, Германия заявляет о долгосрочном потреблении водорода только «зеленого» качества, произведенного с использованием энергии ВИЭ. Однако в самом ЕС позиции различаются, и Франция может быть заинтересована в потреблении также и «желтого» водорода, т. к. больше 70% ее энергосистемы — это атомная энергетика.
В данном вопросе крайне важна специфика потребителя, и мы должны опираться на нее при принятии решений долгосрочного развития собственной экспортоориентированной отрасли водородной энергетики. Существенные инвестиции сейчас необходимо осуществлять с перспективой на десятилетия вперед, когда востребован будет наиболее чистый водород с минимальным углеродным следом.
Мы видим, что для покрытия спроса в данных странах в России нужно создавать экспортоориентированные географические водородные кластеры, которые находились бы близко к рынкам сбыта Европы и Азиатско-Тихоокеанского регионов, имели высокий потенциал развития низкоуглеродной генерации, в том числе ВИЭ, а также портовую или газотранспортную инфраструктуру для его транспортировки. По нашим оценкам, в России может быть создано 4 крупных экспортных кластера:
Второе наше преимущество — это разнообразие природных ресурсов и огромный технический потенциал для производства и поставки водорода любого цвета. Для производства «голубого» водорода мы обладаем не только колоссальными запасами природного газа, но и наличием геологических хранилищ и отработанных месторождений, где может храниться улавливаемый СО2, в том числе образующийся в процессе риформинга метана. Далеко не у каждой страны есть такая возможность — утилизировать СО2 за счет его улавливания и хранения. Поэтому вместе с производством и поставкой «голубого» водорода перед Россией открываются новые бизнес-возможности по оказанию международного сервиса долгосрочного хранения парниковых газов. Это отдельная перспективная отрасль, которая, по мнению экспертов, по масштабу может быть сравнима с нефтяной и обладает большим экспортным потенциалом.
Существенный ресурсный потенциал ВИЭ и запасы пресной воды позволяют посредством электролиза производить «зеленый» водород в значительных объемах. Благодаря первой программе поддержки возобновляемой энергетики ДПМ ВИЭ в РФ уже локализованы передовые технологии солнечной и оншорной (материковой) ветрогенерации. Но в перспективе сочетание офшорной (морской) ветрогенерации и электролиза позволит произвести наиболее дешевый «зеленый» водород. Наличие протяженной береговой линии и офшорный ветропотенциал позволяют делать вывод, что востребованность «зеленой» водородной энергетики приведет к строительству морской ветрогенерации, которая является новым видом генерации для России, и будет обеспечена локализация офшорных технологий ветроэнергетики.
В атомной энергетике для производства «желтого» водорода, вырабатываемого посредством электролиза с использованием энергии АЭС, мы обладаем передовыми высокоэффективными технологиями по строительству как крупных, так и малых модульных реакторов. Кроме того, атомная энергетика может использоваться для деминерализации значительных объемов воды, необходимой для электролиза, ведь для выработки 1 кг водорода требуется не менее 9 кг деминерализованной воды.
Следующее наше преимущество — это наличие значительной экспортной инфраструктуры со странами-потребителями водорода. В первую очередь мы говорим про газотранспортную систему. Современные газопроводы Северный и Турецкий поток, «Сила Сибири» могут быть использованы для наиболее конкурентной транспортировки существенного объема водорода на целевые рынки. Уже сейчас по поручению Президента РФ прорабатываются вопросы о возможности экспорта в страны ЕС водорода в составе метано-водородной смеси на базе действующих трубопроводных систем, что может быть востребовано на энергетических рынках Европы и АТР.
Другой способ транспортировки заключается в преобразовании водорода в аммиак, который можно перевозить за счет существующего морского транспорта. Но для такого способа поставки в портовых причальных зонах должны появиться большие производственные кластеры по производству аммиака. Кроме того, сам метод морской транспортировки должен быть с низкими выбросами СО₂, иначе это окажет негативное влияние на углеродный след поставляемой продукции. Это все требует значительных инвестиций в строительство экспортной инфраструктуры и развитие новых типов транспорта. Сами хабы по приему аммиака уже либо исторически существуют в странах-импортерах, либо сейчас строятся в рамках развития инфраструктуры для водородной энергетики.
Перспективным является метод перевозки водорода в сжиженном виде, в котором он может храниться до 50 дней в специальных контейнерах без необходимости дополнительного охлаждения. Россия уже имеет компетенции по производству и экспортным поставкам установок по его сжижению, хранению и транспортировке. С ростом спроса на такие технологии они будут масштабироваться и постоянно модернизироваться, что в конечном итоге приведет к снижению себестоимости транспортировки сжиженного водорода, как это ранее произошло с перевозками СПГ.
С точки зрения готовности российских технологий водородной энергетики их условно можно разделить на две основные группы. Первая группа включает востребованные в долгосрочной перспективе технологии, по которым есть существенный отечественный технологический задел, а также академические знания, и которые необходимо развивать в России самостоятельно. К ним относятся технологии плазмохимического разложения метана, твердооксидные электролизеры, аммиачные технологии, танкеры и емкости для хранения сжиженного водорода, топливные элементы, синтезы на основе гидрирования СО2. По ним имеется значительный экспортный потенциал, и мы можем стать поставщиками таких технологических решений на внешние рынки.
Ко второй группе можно отнести критически востребованные в долгосрочной перспективе уже действующие технологии, по которым наша степень технологического отставания существенна. Химическая абсорбция СО2 алканоламинами, щелочные и протонно-обменные электролизеры, метанольные технологии хранения водорода, его компримирования, получение горячебрикетированного железа (DRI) — по данным направлениям целесообразно выбрать стратегию трансфера технологических решений, по аналогии с тем, как это было сделано в солнечной и ветроэнергетике. Такого рода задачи по созданию полноценных технологических экосистем, как это было реализовано на примере ВИЭ, мы умеем решать — от локализации производств до создания образовательных программ и подготовки необходимых высококвалифицированных кадров.
Еще одно наше преимущество — это очень сильные российские индустриальные игроки, которые пошли в отрасль водородной энергетики и в настоящее время разрабатывают свои стратегии развития на новом рынке. Это крупнейшие электрогенерирующие компании, которые заинтересованы в электролизе низкоуглеродного водорода. Ведущие нефтегазовые и нефтехимические компании, понимающие особенности обращения с техническими взрывоопасными газами и нацеленные на риформинг природного газа с последующим захоронением СО2. Технологические и производственные компании, способные обеспечить поставки необходимого оборудования для водородной энергетики. А также металлургические предприятия и компании по производству удобрений, которые в ближайшее время подпадают под действие трансграничного углеродного регулирования и уже сейчас задумываются над тем, как обеспечить снижение углеродного следа своей продукции за счет внедрения низкоуглеродного водорода в свои технологические процессы. И. конечно же, финансовые организации, которые в рамках своих ESG-стратегий заинтересованы в финансировании любых низкоуглеродных проектов, к которым, в том числе, относится низкоуглеродный водород.
Несмотря на экспортоориентированность будущей отрасли, будет развиваться и внутренний российский рынок водородной энергетики. Уже сегодня реализуются первые проекты по созданию и последующему внедрению водоробусов для транспортной системы крупных городов, а также соответствующей заправочной инфраструктуры. Прорабатываются проекты магистральных и маневровых грузовых локомотивов с использованием силовой установки на базе электрохимических водородных топливных элементов. В целом внутренний рынок потребления низкоуглеродного водорода может составить около 0,2 млн тонн к 2030 году.
Масштаб требующих решения вопросов для развития в России низкоуглеродной водородной энергетики колоссальный. Надо принять решения, какой тип водорода и на каких рынках имеет долгосрочные перспективы, где его производить, с помощью каких технологий и в каких объемах, как хранить, преобразовывать в аммиак или метанол, транспортировать и использовать.
Все это потребует значительных инвестиций в отечественный НИОКР, инфраструктуру производства, хранения, транспортировки и использования водорода, локализацию технологий водородной энергетики и подготовку новых кадров. Потребуется объединить усилия государства и бизнеса в развитии новой отрасли и определить роли каждого участника. При этом необходимо обеспечить эффект масштаба и в короткий срок построить новую экспортоориентированную отрасль, способную поставить существенные объемы низкоуглеродного водорода на целевые рынки Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона.
Именно с этой целью 26 крупнейших компаний российской нефтегазовой отрасли и нефтехимии, электроэнергетики, технологические компании, финансовые организации и институты развития финансируют в настоящее время разработку и принимают участие в создании комплексной национальной Программы развития отрасли низкоуглеродной водородной энергетики РФ. Техническое задание и параметры разработки Программы были согласованы с Правительством РФ и ключевыми ведомствами. Выполняемая работа должна дать ответы на все указанные выше вопросы, помочь участникам принять инвестиционное решение, а также предложить комплекс мер государственной поддержки, которые необходимо сформировать для создания и развития новой отрасли.
В настоящее время документ в высокой степени готовности, итоговая Программа будет представлена федеральным ведомствам и Правительству РФ в 1 кв. 2022 г. для принятия решения о запуске ее реализации в 2022 г.
Развитие водородной энергетики в России потребует существенных инвестиций, из которых часть могут составить государственные средства для строительства необходимой водородной инфраструктуры, а остальная сумма будет проинвестирована бизнесом. При этом осуществляемые инвестиции сформируют положительный мультипликативный эффект для страны по размеру гораздо выше, чем у реализуемых в настоящий момент программ ДПМ ВИЭ 1.0 и 2.0.
Развитие водородной энергетики РФ потребует локализации и применения совершенно новых композитных и электрохимических материалов, оборудования силовой электроники, систем управления, разделительных мембран, специальных абсорбентов для улавливания СО2, углеродных нанотрубок и нановолокон для использования в катализаторах и системах хранения водорода и так далее. Группа РОСНАНО, как государственный институт развития, занимается развитием этих направлений и обладает решениями, готовыми к применению в новой отрасли.
Кроме того, для устойчивого развития новой отрасли потребуется подготовить высококвалифицированные кадры со специальными знаниями не только в области проектирования оборудования водородной энергетики, базовых материалов, функциональных покрытий, полупроводникового машиностроения, но и со знанием инновационной экосистемы, инвестиций, коммерциализации перспективных научных разработок и управления проектами. В данной сфере может быть использован весь накопленный опыт Группы РОСНАНО по формированию специальных образовательных программ для подготовки новых кадров, как это ранее было реализовано в возобновляемой энергетике.
Согласно международному опыту, компании и организации, заинтересованные в развитии водородной энергетики у себя в стране и во всем мире, объединяются и создают специальные некоммерческие ассоциации, на площадке которых осуществляется обмен опытом, вырабатываются позиции по ключевым вопросам, а также организуется взаимодействие с международными компаниями в сфере водородной энергетики. Такого рода водородные ассоциации уже созданы в странах Северной Америки, ЕС, Азии, Ближнего Востока. С целью координации действий участников отрасли водородной энергетики в 2022 г. планируется создание Российского Водородного Союза. В настоящее время первые участники Союза ведут проработку уставных документов и организационной структуры.
Таким образом, в отличие от истории создания возобновляемой энергетики, перед Россией сейчас не стоит вопрос, развивать низкоуглеродную водородную энергетику или нет. Цели по достижению углеродной нейтральности большинством экономик мира обозначены. По поручению руководства страны такая же задача не позднее 2060 года сформирована и в Российской Федерации. И только с помощью развития и использования зеленых технологий и низкоуглеродной водородной энергетики она достижима. Все страны будут стремиться к производству и потреблению водорода. И мы должны реагировать на это не как на угрозу, а как на новые возможности. Наши конкурентные преимущества предоставляют нам уникальный шанс стать лидерами этой новой мировой отрасли. Как и всем лидерам, нам не стоит ожидать появления устойчивых трендов и стараться следовать за ними, правильным будет принять эту инициативу и самим задавать темп глобальных изменений в энергетике будущего, нацеленного на рост потребления низкоуглеродного водорода в долгосрочной перспективе.
Этот материал опубликован на платформе бизнес-сообщества Forbes Экспертиза
Если посмотреть на цифры, то портфель только «зеленых», использующих ВИЭ водородных проектов за последние 12 месяцев вырос в семь раз. Анонсировано более 500 проектов с общей мощностью электролизеров как минимум около 200 ГВт, что, для сравнения, по установленной мощности сопоставимо с размером энергосистемы РФ. Более 50% из указанных проектов находится в Европе, которая также является мировым лидером по патентам и публикациям по теме водорода. Впрочем, большинство из объявленных проектов пока находится на ранней стадии.
Но уже сейчас мы наблюдаем быстрый рост производственных мощностей по выпуску электролизеров. Если до 2019 года мировые мощности по их производству составляли всего 0,2 ГВт ежегодно, то к середине 2021 года они увеличились до 6,3 ГВт, и наблюдается дальнейший рост.
Если к данной статистике прибавить данные еще по «голубому» и «желтому» водороду, то мы с уверенностью можем сказать, что на наших глазах зарождается совершенно новый огромный рынок. Объем его существенный и оценивается в более чем $300 млрд к 2030 году, что эквивалентно текущему уровню ежегодных инвестиций в мире в строительство генерации ВИЭ.
В отличие от возобновляемой энергетики, где весь мир развивал эту отрасль уже более 20 лет и мы успели сформировать ее в РФ в тех параметрах и составе, как это работает во всем мире, то в случае с водородом глобальная индустрия создается только сейчас, и у России есть уникальный шанс использовать такую возможность.
В ВИЭ нам пришлось решить сложную задачу — не идти по простому пути покупки готовых решений, а за короткий промежуток времени, с учетом отечественных особенностей и структуры нашего рынка, обеспечить трансфер технологий солнечной и ветроэнергетики и сформировать компетенции в строительстве и эксплуатации нового типа генерации. Это было реализовано в условиях, когда в мире уже были определены как страновые, так и технологические лидеры этой отрасли и активно использовались наиболее эффективные решения глобальных корпораций. Фактически мы последовали за уже сформированным технологическим трендом возобновляемой энергетики, который в начале 90-х воспринимался с долей скептицизма, а в итоге превратился в глобальную индустрию, масштабы развития которой каждый раз превышали прогнозы.
В водородной энергетике, по нашим оценкам, развитие будет аналогично отрасли ВИЭ. Сейчас только появляются первые точки роста новой отрасли и намечен ценовой индикатив менее $2 за килограмм «зеленого» водорода к 2040 году, при этом другие типы низкоуглеродного водорода достигнут этой цены раньше обозначенного срока. Но, в отличие от последовательного шаг за шагом развития отрасли ВИЭ, планы развития водородной энергетики заявлены изначально большими, потому что водород способен обеспечить до 20% от требуемого сокращения выбросов СО₂ и без него достичь заявленной странами углеродной нейтральности будет невозможно.
Не возникает сомнений: настолько большой спрос на эффективные технологические решения по производству, хранению, транспортировке и использованию водорода создаст сильный импульс к их ускоренному развитию. По нашим прогнозам, все намеченные планы будут достигнуты гораздо быстрее.
В связи с этим у России появляются новые экономические возможности, и амбиции уже были озвучены — занять 20% мирового рынка водорода и экспортировать от 2 до 12 млн тонн низкоуглеродного водорода к 2030–2035 гг. Но для достижения цели у нас нет времени долго собираться с силами, смотреть, что будет происходить в мире, и принимать решение — идти и развивать эту отрасль или нет.
Ведь первые крупные проекты в мире запускаются уже сейчас, и они сопровождаются заключением долгосрочных, на 10 и более лет, off-take контрактов с потребителями, в которых, как правило, заложены серьезные финансовые издержки на случай смены поставщика. Если мы обратимся со своими предложениями по поставке водорода гораздо позднее, то потребители закономерно попросят водород по более низкой цене взамен поставляемого из стран Ближнего Востока, Австралии или Латинской Америки. Тем самым они смогут компенсировать свои издержки по заключенному контракту, а для нас это будет экономически неэффективно, и мы окажемся в позиции догоняющего.
С другой стороны, глобальный тренд на декарбонизацию создает для России внешнеэкономические вызовы, на которые можно попытаться ответить за счет развития отечественной водородной энергетики. Выпадающие доходы бюджета РФ из-за прогнозируемого снижения спроса на традиционные статьи нашего экспорта — нефть, уголь и газ — могут быть компенсированы увеличением экспортных поставок водорода. Именно такую стратегию выбрали для себя мировые нефтегазовые гиганты 5–7 лет назад, когда системно начали инвестировать в возобновляемую энергетику. Понимая, что спрос на их ресурсы в долгосрочном горизонте сокращается, они инвестировали ровно в то, что замещает их продукт и структуру доходов.
Понимая все возникающие вызовы и возможности для нашей страны, необходимо уже сейчас ускоренно развивать отрасль низкоуглеродной водородной энергетики и использовать все имеющиеся у нас конкурентные преимущества.
Первое главное преимущество — наша близость к основным рынкам потребления водорода: странам ЕС и Азиатско-Тихоокеанского региона. Китай является наиболее крупным потребителем с прогнозируемым спросом не менее 30 млн тонн водорода к 2030 году. Большую часть этого объема, конечно, он сможет обеспечить за счет собственных технологий и генерирующих мощностей, но существенный объем до 5 млн тонн может быть покрыт за счет импорта. В другой ситуации находятся Япония и Южная Корея, где к тому же сроку ожидается потребление до 4 млн тонн, но из-за ресурсных и территориальных ограничений практически вся их потребность может быть покрыта импортными поставками. Крупнейшие потребители в Европе — это Германия и Франция, суммарно около 6 млн тонн потребления к 2030 году, из которых 2 млн тонн — импорт. Всего к этому сроку суммарный объем потребления водорода в мире оценивается в разных сценариях до порядка 100 млн тонн, из которых на ближайших к нам рынках сбыта потенциальный спрос на импорт — не менее 11 млн тонн. И он не конечный, а будет только расти.
Каждая из стран предъявляет свои требования к качеству поставляемого водорода. Если в азиатских странах в ближайшее время предполагается потребление водорода любого цвета, как «зеленого», так и «желтого» с «голубым», то, например, Германия заявляет о долгосрочном потреблении водорода только «зеленого» качества, произведенного с использованием энергии ВИЭ. Однако в самом ЕС позиции различаются, и Франция может быть заинтересована в потреблении также и «желтого» водорода, т. к. больше 70% ее энергосистемы — это атомная энергетика.
В данном вопросе крайне важна специфика потребителя, и мы должны опираться на нее при принятии решений долгосрочного развития собственной экспортоориентированной отрасли водородной энергетики. Существенные инвестиции сейчас необходимо осуществлять с перспективой на десятилетия вперед, когда востребован будет наиболее чистый водород с минимальным углеродным следом.
Мы видим, что для покрытия спроса в данных странах в России нужно создавать экспортоориентированные географические водородные кластеры, которые находились бы близко к рынкам сбыта Европы и Азиатско-Тихоокеанского регионов, имели высокий потенциал развития низкоуглеродной генерации, в том числе ВИЭ, а также портовую или газотранспортную инфраструктуру для его транспортировки. По нашим оценкам, в России может быть создано 4 крупных экспортных кластера:
- Северо-Западный кластер, включающий регионы Северо-Запада РФ и обеспечивающий экспортные поставки на рынки Северной и Западной Европы;
- Северный кластер — северные регионы РФ, экспорт на рынки Европы и АТР;
- Восточный кластер — регионы Дальнего Востока РФ, экспорт на рынок стран АТР;
- Южный кластер — регионы юга РФ, экспорт на рынок Южной Европы.
Второе наше преимущество — это разнообразие природных ресурсов и огромный технический потенциал для производства и поставки водорода любого цвета. Для производства «голубого» водорода мы обладаем не только колоссальными запасами природного газа, но и наличием геологических хранилищ и отработанных месторождений, где может храниться улавливаемый СО2, в том числе образующийся в процессе риформинга метана. Далеко не у каждой страны есть такая возможность — утилизировать СО2 за счет его улавливания и хранения. Поэтому вместе с производством и поставкой «голубого» водорода перед Россией открываются новые бизнес-возможности по оказанию международного сервиса долгосрочного хранения парниковых газов. Это отдельная перспективная отрасль, которая, по мнению экспертов, по масштабу может быть сравнима с нефтяной и обладает большим экспортным потенциалом.
Существенный ресурсный потенциал ВИЭ и запасы пресной воды позволяют посредством электролиза производить «зеленый» водород в значительных объемах. Благодаря первой программе поддержки возобновляемой энергетики ДПМ ВИЭ в РФ уже локализованы передовые технологии солнечной и оншорной (материковой) ветрогенерации. Но в перспективе сочетание офшорной (морской) ветрогенерации и электролиза позволит произвести наиболее дешевый «зеленый» водород. Наличие протяженной береговой линии и офшорный ветропотенциал позволяют делать вывод, что востребованность «зеленой» водородной энергетики приведет к строительству морской ветрогенерации, которая является новым видом генерации для России, и будет обеспечена локализация офшорных технологий ветроэнергетики.
В атомной энергетике для производства «желтого» водорода, вырабатываемого посредством электролиза с использованием энергии АЭС, мы обладаем передовыми высокоэффективными технологиями по строительству как крупных, так и малых модульных реакторов. Кроме того, атомная энергетика может использоваться для деминерализации значительных объемов воды, необходимой для электролиза, ведь для выработки 1 кг водорода требуется не менее 9 кг деминерализованной воды.
Следующее наше преимущество — это наличие значительной экспортной инфраструктуры со странами-потребителями водорода. В первую очередь мы говорим про газотранспортную систему. Современные газопроводы Северный и Турецкий поток, «Сила Сибири» могут быть использованы для наиболее конкурентной транспортировки существенного объема водорода на целевые рынки. Уже сейчас по поручению Президента РФ прорабатываются вопросы о возможности экспорта в страны ЕС водорода в составе метано-водородной смеси на базе действующих трубопроводных систем, что может быть востребовано на энергетических рынках Европы и АТР.
Другой способ транспортировки заключается в преобразовании водорода в аммиак, который можно перевозить за счет существующего морского транспорта. Но для такого способа поставки в портовых причальных зонах должны появиться большие производственные кластеры по производству аммиака. Кроме того, сам метод морской транспортировки должен быть с низкими выбросами СО₂, иначе это окажет негативное влияние на углеродный след поставляемой продукции. Это все требует значительных инвестиций в строительство экспортной инфраструктуры и развитие новых типов транспорта. Сами хабы по приему аммиака уже либо исторически существуют в странах-импортерах, либо сейчас строятся в рамках развития инфраструктуры для водородной энергетики.
Перспективным является метод перевозки водорода в сжиженном виде, в котором он может храниться до 50 дней в специальных контейнерах без необходимости дополнительного охлаждения. Россия уже имеет компетенции по производству и экспортным поставкам установок по его сжижению, хранению и транспортировке. С ростом спроса на такие технологии они будут масштабироваться и постоянно модернизироваться, что в конечном итоге приведет к снижению себестоимости транспортировки сжиженного водорода, как это ранее произошло с перевозками СПГ.
С точки зрения готовности российских технологий водородной энергетики их условно можно разделить на две основные группы. Первая группа включает востребованные в долгосрочной перспективе технологии, по которым есть существенный отечественный технологический задел, а также академические знания, и которые необходимо развивать в России самостоятельно. К ним относятся технологии плазмохимического разложения метана, твердооксидные электролизеры, аммиачные технологии, танкеры и емкости для хранения сжиженного водорода, топливные элементы, синтезы на основе гидрирования СО2. По ним имеется значительный экспортный потенциал, и мы можем стать поставщиками таких технологических решений на внешние рынки.
Ко второй группе можно отнести критически востребованные в долгосрочной перспективе уже действующие технологии, по которым наша степень технологического отставания существенна. Химическая абсорбция СО2 алканоламинами, щелочные и протонно-обменные электролизеры, метанольные технологии хранения водорода, его компримирования, получение горячебрикетированного железа (DRI) — по данным направлениям целесообразно выбрать стратегию трансфера технологических решений, по аналогии с тем, как это было сделано в солнечной и ветроэнергетике. Такого рода задачи по созданию полноценных технологических экосистем, как это было реализовано на примере ВИЭ, мы умеем решать — от локализации производств до создания образовательных программ и подготовки необходимых высококвалифицированных кадров.
Еще одно наше преимущество — это очень сильные российские индустриальные игроки, которые пошли в отрасль водородной энергетики и в настоящее время разрабатывают свои стратегии развития на новом рынке. Это крупнейшие электрогенерирующие компании, которые заинтересованы в электролизе низкоуглеродного водорода. Ведущие нефтегазовые и нефтехимические компании, понимающие особенности обращения с техническими взрывоопасными газами и нацеленные на риформинг природного газа с последующим захоронением СО2. Технологические и производственные компании, способные обеспечить поставки необходимого оборудования для водородной энергетики. А также металлургические предприятия и компании по производству удобрений, которые в ближайшее время подпадают под действие трансграничного углеродного регулирования и уже сейчас задумываются над тем, как обеспечить снижение углеродного следа своей продукции за счет внедрения низкоуглеродного водорода в свои технологические процессы. И. конечно же, финансовые организации, которые в рамках своих ESG-стратегий заинтересованы в финансировании любых низкоуглеродных проектов, к которым, в том числе, относится низкоуглеродный водород.
Несмотря на экспортоориентированность будущей отрасли, будет развиваться и внутренний российский рынок водородной энергетики. Уже сегодня реализуются первые проекты по созданию и последующему внедрению водоробусов для транспортной системы крупных городов, а также соответствующей заправочной инфраструктуры. Прорабатываются проекты магистральных и маневровых грузовых локомотивов с использованием силовой установки на базе электрохимических водородных топливных элементов. В целом внутренний рынок потребления низкоуглеродного водорода может составить около 0,2 млн тонн к 2030 году.
Масштаб требующих решения вопросов для развития в России низкоуглеродной водородной энергетики колоссальный. Надо принять решения, какой тип водорода и на каких рынках имеет долгосрочные перспективы, где его производить, с помощью каких технологий и в каких объемах, как хранить, преобразовывать в аммиак или метанол, транспортировать и использовать.
Все это потребует значительных инвестиций в отечественный НИОКР, инфраструктуру производства, хранения, транспортировки и использования водорода, локализацию технологий водородной энергетики и подготовку новых кадров. Потребуется объединить усилия государства и бизнеса в развитии новой отрасли и определить роли каждого участника. При этом необходимо обеспечить эффект масштаба и в короткий срок построить новую экспортоориентированную отрасль, способную поставить существенные объемы низкоуглеродного водорода на целевые рынки Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона.
Именно с этой целью 26 крупнейших компаний российской нефтегазовой отрасли и нефтехимии, электроэнергетики, технологические компании, финансовые организации и институты развития финансируют в настоящее время разработку и принимают участие в создании комплексной национальной Программы развития отрасли низкоуглеродной водородной энергетики РФ. Техническое задание и параметры разработки Программы были согласованы с Правительством РФ и ключевыми ведомствами. Выполняемая работа должна дать ответы на все указанные выше вопросы, помочь участникам принять инвестиционное решение, а также предложить комплекс мер государственной поддержки, которые необходимо сформировать для создания и развития новой отрасли.
В настоящее время документ в высокой степени готовности, итоговая Программа будет представлена федеральным ведомствам и Правительству РФ в 1 кв. 2022 г. для принятия решения о запуске ее реализации в 2022 г.
Развитие водородной энергетики в России потребует существенных инвестиций, из которых часть могут составить государственные средства для строительства необходимой водородной инфраструктуры, а остальная сумма будет проинвестирована бизнесом. При этом осуществляемые инвестиции сформируют положительный мультипликативный эффект для страны по размеру гораздо выше, чем у реализуемых в настоящий момент программ ДПМ ВИЭ 1.0 и 2.0.
Развитие водородной энергетики РФ потребует локализации и применения совершенно новых композитных и электрохимических материалов, оборудования силовой электроники, систем управления, разделительных мембран, специальных абсорбентов для улавливания СО2, углеродных нанотрубок и нановолокон для использования в катализаторах и системах хранения водорода и так далее. Группа РОСНАНО, как государственный институт развития, занимается развитием этих направлений и обладает решениями, готовыми к применению в новой отрасли.
Кроме того, для устойчивого развития новой отрасли потребуется подготовить высококвалифицированные кадры со специальными знаниями не только в области проектирования оборудования водородной энергетики, базовых материалов, функциональных покрытий, полупроводникового машиностроения, но и со знанием инновационной экосистемы, инвестиций, коммерциализации перспективных научных разработок и управления проектами. В данной сфере может быть использован весь накопленный опыт Группы РОСНАНО по формированию специальных образовательных программ для подготовки новых кадров, как это ранее было реализовано в возобновляемой энергетике.
Согласно международному опыту, компании и организации, заинтересованные в развитии водородной энергетики у себя в стране и во всем мире, объединяются и создают специальные некоммерческие ассоциации, на площадке которых осуществляется обмен опытом, вырабатываются позиции по ключевым вопросам, а также организуется взаимодействие с международными компаниями в сфере водородной энергетики. Такого рода водородные ассоциации уже созданы в странах Северной Америки, ЕС, Азии, Ближнего Востока. С целью координации действий участников отрасли водородной энергетики в 2022 г. планируется создание Российского Водородного Союза. В настоящее время первые участники Союза ведут проработку уставных документов и организационной структуры.
Таким образом, в отличие от истории создания возобновляемой энергетики, перед Россией сейчас не стоит вопрос, развивать низкоуглеродную водородную энергетику или нет. Цели по достижению углеродной нейтральности большинством экономик мира обозначены. По поручению руководства страны такая же задача не позднее 2060 года сформирована и в Российской Федерации. И только с помощью развития и использования зеленых технологий и низкоуглеродной водородной энергетики она достижима. Все страны будут стремиться к производству и потреблению водорода. И мы должны реагировать на это не как на угрозу, а как на новые возможности. Наши конкурентные преимущества предоставляют нам уникальный шанс стать лидерами этой новой мировой отрасли. Как и всем лидерам, нам не стоит ожидать появления устойчивых трендов и стараться следовать за ними, правильным будет принять эту инициативу и самим задавать темп глобальных изменений в энергетике будущего, нацеленного на рост потребления низкоуглеродного водорода в долгосрочной перспективе.
