Юрий Мельников
В Китае проблема загрязнения воздуха стоит особенно остро. Фото Reuters
В течение последних нескольких месяцев тема водородной экономики (или водородной энергетики, если выражаться более узко) в России потеряла былую новизну. О водороде и возможностях нашей страны в этой сфере заговорили на уровне вице-премьеров и министров, а в конце прошлого года Минэнерго создало специальную тематическую рабочую группу, объединившую представителей почти всех ключевых интересантов – энергокомпаний, поставщиков оборудования и технологий, банковских структур, научных и экспертных организаций.
Кратко имеющиеся возможности можно описать так. Со стороны основных торговых партнеров России все чаще звучат предложения о сотрудничестве в сфере водородной экономики. Наша страна обладает серьезными потенциальными конкурентными преимуществами в сфере поставок водорода на мировой рынок – есть и обширные ресурсы для его производства (ископаемые топлива, электроэнергия от атомных электростанций (АЭС) и возобновляемых источников (ВИЭ), вода), и возможности для его экспорта (существующая газотранспортная инфраструктура и отработанные маршруты экспорта сжиженного природного газа - СПГ). Кроме того, в России водород исторически играет серьезную роль в космической отрасли и для оборонных нужд, поэтому внутри страны имеются и собственные научные школы, и перспективные технологии в различных элементах цепочки создания стоимости (производство, транспорт, хранение, потребление водорода).Основные видимые барьеры для развития водородной экономики в России тоже известны. Эта сфера находится в стадии становления во всем мире, причем лидирует считанное число государств, уделявших водороду серьезное внимание в течение многих лет или даже десятилетий – Япония, США, Германия, Великобритания и Южная Корея, которых постепенно догоняет Китай. Водородная экономика не появляется легко и бесплатно - помимо значительных бюджетных вливаний (например, в Японии затраты бюджета на НИОКР и субсидии достигают 300 млн евро в год), государства предпринимают и другие внушительные усилия. Создается благоприятная регуляторная среда, принимаются меры долгосрочного стимулирования инвесторов и технологических компаний, система льгот и косвенных мер поддержки, разрабатываются международные стандарты, создаются альянсы и партнерства (как внутри страны, так и международные). Число пилотных и демонстрационных проектов исчисляется сотнями.
Хотя в отдельных случаях водородные технологии уже попадают в зону конкурентоспособности по сравнению с конкурентами без дополнительных субсидий (например, решения по автономному энергообеспечению жилых зданий), в целом в этой сфере еще многое предстоит сделать для масштабирования. Электромобиль на водороде (FCEV, fuel cell electric vehicle) пока существенно дороже электромобиля на батареях (BEV, battery electric vehicle) или автомобиля с ДВС; хранить и транспортировать природный газ гораздо дешевле и проще, чем водород, а магистральные пассажирские самолеты на водороде полетят еще нескоро. Тут возникает резонный и очень важный вопрос – а зачем в таком случае все эти усилия тысяч людей и затраты миллиардов долларов налогоплательщиков, если мировая экономика сейчас как-то справляется и без водорода?
Чтобы ответить на этот вопрос, для начала нужно обратиться к целеполаганию стран-лидеров, упомянутых выше, - определить, какое место водород занимает в их долгосрочных энергетических стратегиях. Здесь можно выделить пять базовых драйверов, первый и главный среди которых - декарбонизация.
Борьба с изменением климата Земли через сокращение выбросов парниковых газов (прежде всего СО2), то есть декарбонизацию, уже стала мейнстримом в развитии мировой энергетики. От способов и темпов снижения выбросов зависит судьба как системообразующих отраслей, десятилетиями не слышавших о декарбонизации – угольной, нефтяной, газовой индустрии, электроэнергетики на ископаемом топливе, – так и новых и быстрорастущих сфер – ВИЭ, электротранспорта, хранения энергии и др. Роль водорода в декарбонизации ключевая – если произвести его из воды с использованием электроэнергии от ВИЭ или АЭС, либо из углеводородов с последующим улавливанием и захоронением под землей выбросов СО2, то получается практически «безуглеродный» энергоноситель, который можно использовать почти везде, где нужна энергия. Не менее важно и то, что водород и энергоносители на его основе можно хранить в течение многих месяцев и транспортировать разнообразными способами от места производства к месту потребления – в том числе и на другой континент. Другого такого энергоносителя просто не существует. Электроэнергию очень трудно хранить, передавать на дальние расстояния и использовать, скажем, в производстве цемента или стали. Природный газ можно хранить, гораздо проще транспортировать и использовать в промышленности и быту, но при его сжигании образуются выбросы СО2 (а при его добыче и транспортировке также образуются утечки метана, другого важного парникового газа).
Стимулируя использование водорода, государства тем самым достигают своих целей по снижению выбросов СО2 даже в тех отраслях, в которых раньше это было сделать проблематично (в тяжелом и дальнем транспорте, в тяжелой промышленности, в энергоснабжении зданий). В соответствии с Парижским соглашением, выбросы СО2 по всему миру в итоге нужно снизить до нуля (а европейские страны собираются сделать это уже течение ближайших 30 лет), поэтому у водорода открываются огромные перспективы, которых не существовало еще 10-20 лет назад.
Второй важный драйвер – озабоченность чистотой воздуха в городах. Сжигание ископаемого топлива приводит не только к глобальному изменению климата, последствия которого вплотную ощутят на себе поколения наших детей и внуков. В краткосрочной перспективе даже важнее, что из-за этого сжигания в воздух попадают разнообразные загрязнители, провоцирующие разнообразные заболевания (астму, опухоли) и рост смертности уже сейчас. В отличие от невидимого СО2, условно безвредного для здоровья и хорошо перемешивающегося в атмосфере, эти загрязнители висят «черным небом» над крупными городами. В первую очередь эта проблема касается разнообразных печек, котлов на угле и автомобилей, использующих нефтепродукты. Водород является очевидным ответом на этот вызов – при его сжигании вредные выбросы близки к нулю, а с использованием топливных элементов и вовсе отсутствуют. Ужесточая требования к выхлопам автомобилей, к их количеству, к закупкам городских автобусов, государства тем самым стимулируют развитие водородного транспорта.
Третий драйвер связан в интенсивным развитием ВИЭ – прежде всего, ветряной и солнечной энергетики, доля которой в энергобалансе отдельных европейских стран уже превысила 40%. Из-за непостоянства и трудностей в прогнозировании погоды производство электроэнергии на этих источниках нередко не совпадает с ее потреблением – а поскольку электроэнергию очень трудно хранить, то приходится принудительно «отключать» ветропарки и солнечные электростанции в часы небольшого потребления энергии. Такая вынужденная недовыработка в Германии в 2017 году составила 5,6 ТВт-ч – объем, сопоставимый с двухмесячным потреблением Дании, причем речь идет о «безуглеродной» и, как правило, дешевой (или даже бесплатной) электроэнергии. Для борьбы с этим явлением сооружают мощные «энергомосты» (линии электропередач) протяженностью в тысячи километров – но в густонаселенной Европе такие масштабные стройки осуществлять все труднее. Водородные технологии выручают и здесь – «лишнюю» электроэнергию можно тратить для производства водорода, который, в свою очередь, хранить в газотранспортной системе (технология power-to-gas). Подмешивание до 7% водорода в европейские газопроводы эквивалентно объему в 25 ТВт•ч, достаточному для покрытия всего 1 % потребности европейских потребителей в теплоснабжении жилых и общественных зданий (этот потенциал достижим к 2030 г., а к 2050 году, по данным Hydrogen Europe, можно говорить о 465 ТВт•ч. В Германии уже сейчас более 50 объектов по технологии power-to-gas, а содержание водорода в газовой сети в пилотных проектах доводят уже до 20 %.
Следующий важный фактор, обуславливающий интерес государств к водородной энергетике – стремление обеспечить энергобезопасность, равноудаленность и независимость от импортных поставщиков энергоресурсов. «Безуглеродный» водород можно производить в любом месте на планете, где есть вода и электроэнергия от ВИЭ или АЭС – поэтому страны-импортеры энергоресурсов получают возможность как заместить этот импорт (или его часть), так и диверсифицировать маршруты поставок (подобно тому, как это происходит с СПГ). Пожалуй, самый яркий пример такого подхода – Япония, развивающая водородные партнерства одновременно с Норвегией, Австралией и Брунеем.
Наконец, последний главный драйвер – это поиск новых точек экономического роста в условиях глобального энергетического перехода. Водородные технологии относятся к наукоемким, находятся в начале «кривой обучения» и обладают большим потенциалом снижения стоимости за счет эффекта масштаба (например, автоматизации производства оборудования и компонентов). Перспективы роста рынка таковы, что места на нем может хватить многим – уже сейчас в каждом сегменте конкурируют десятки крупных, средних и небольших компаний по всему миру, создавая продукцию по единым гармонизированным стандартам. По словам министра экономики и энергетики Германии, мировое лидерство в технологиях – одна из целей водородной стратегии страны.
Пять перечисленных факторов «работают» в каждой из стран-лидеров, но везде по-своему: так, для Европы важнее декарбонизация, для Китая – чистота воздуха в городах, для Японии – энергобезопасность. Дискуссии в этих странах ведутся не о том, зачем им нужен водород, а, скорее, о проблеме «курицы или яйца» - стимулировать ли спрос на водород или его производство, уделять ли внимание государственному финансированию НИОКР, либо сосредоточиться на масштабировании рынков.
Теперь можно проанализировать, в какой степени эти драйверы применимы в России.
Наша страна полгода назад стала полноценным участником Парижского соглашения, тем самым приняв на себя добровольные долгосрочные обязательства по декарбонизации через создание стимулов для перераспределения инвестиций в низкоуглеродные технологии. Предварительно заявленный Россией вклад в общую борьбу с изменением климата – сокращение выбросов до уровня 70% процентов от уровня 1990 г. с учетом поглощающей способности лесов – был фактически достигнут уже 20 лет назад на фоне падения экономики в начале 1990-х годов. Принятие на себя более амбициозных обязательств (не говоря об «углеродной нейтральности», на которую нацелен Евросоюз) пока не стоит на повестке дня, а углеродное регулирование находится в ранней фазе становления. Выбросы СО2 пока ничего не стоят российским предприятиям (для сравнения – в Великобритании цена тонны СО2 достигает нескольких десятков евро), «углеродный след» в продукции почти не имеет значения для поставщиков. В базовом сценарии проекта Стратегии низкоуглеродного развития до 2050 г., опубликованной Минэкономразвития РФ в марте 2020, введение ценового регулирования выбросов СО2 не предполагается. В связи с этим, на российском рынке «безуглеродность» водорода как энергоносителя не является сколь-нибудь важным фактором, конкуренция с другими видами топлива идет исключительно по цене, - и это оставляет мало шансов на успех в борьбе, в первую очередь, с природным газом (цены на который к тому же регулируются на низком уровне).
Есть и еще одно серьезное отличие – российская экономика в 2-2,5 раза более энергоемкая, чем, например, японская или немецкая. Углеродное регулирование, когда оно будет введено в России, в первую очередь будет способствовать инвестициям в повышение энергоэффективности. Условно говоря, сначала будет выгодно сделать энергоэффективный ремонт дома, кратно сократить его энергопотребление - а уже потом менять источник энергии для него на какой-либо низкоуглеродный (разумеется, меньшей мощности).
Если декарбонизации пока далеко до попадания в мейнстрим российской энергополитики, то борьба за городскую экологию, напротив, признана одним из ее важных направлений. В рамках федерального проекта «Чистый воздух» запланировано сократить количество вредных выбросов на 22% к 2024 г., бюджет проекта оценивается в 500 млрд руб. Особое внимание будет уделено Челябинску, Красноярску, Липецку, Чите, Братску, Новокузнецку, Омску и Магнитогорску. Минприроды прорабатывает вопрос ужесточения экологических требований к угольным котельным и электростанциям. Реализация аналогичной политики в отношении транспорта (например, муниципального и грузового) могла бы создать возможности для электромобилей (в том числе водородных FCEV) – хотя здесь им предстоит конкурировать с автомобилями на компримированном природном газе.
Солнечная и ветряная энергетика в России всерьез стартовала 2-3 года назад, отрасль демонстрирует неплохие перспективы развития вплоть до выхода (в будущем) на паритет по стоимости с генерацией на ископаемом топливе, АЭС или ГЭС. Потенциал роста здесь колоссален – Россия обладает крупнейшим в мире потенциалом ветряной энергетики, а солнечная энергетика уже доказала свою экономическую эффективность в суровых условиях Якутии. Но пока доля прерывистых ВИЭ в энергобалансе незначительна (0,1% от выработки в ЕЭС России, по данным Системного оператора на 2019 г.) – в 200 раз ниже уровней, при которых начинается существенное ограничение их работы из-за прерывистости. В то же время, существует проблема недозагрузки крупных АЭС или ГЭС – вокруг них можно размещать предприятия по производству водорода (аналогичный подход изучают, например, в США). Разница будет в том, что электроэнергия в этом случае точно не будет дешевой (а в нынешних условиях регулирования будет дорогой – платеж будет включать в себя не только себестоимость, но и плату за передачу электроэнергии по сетям и другие надбавки).
Анализировать четвертый важный фактор (энергобезопасность) в России еще проще – наша страна занимает лидирующие места в мире как по экспорту энергоресурсов, так и по их запасам. В масштабах страны источники энергии диверсифицированы (есть и газ, и нефть, и уголь, и АЭС, и ГЭС). Проблема энергобезопасности в целом решена, но в отдельных удаленных районах, в том числе зависимых от северного завоза, водородные технологии могут стать одной из альтернатив пока что почти безальтернативным решениям на основе дизельного топлива.
Наконец, раскрытие потенциала водородной экономики через развитие и экспорт российских технологий, несомненно, может стать привлекательным фактором для российских стейкхолдеров. Государственная программа субсидирования развития ВИЭ с помощью надбавок к цене электроэнергии и мощности запущена, в первую очередь, с целью создания в России с нуля отрасли по производству оборудования и компонентов для солнечных и ветряных электростанций и последующего экспорта этой продукции. И если собственных компетенций у российских компаний в области ВИЭ почти нет, технологии приходится закупать у иностранных партнеров и локализовывать, - то в области водорода стартовые позиции могут оказаться интереснее. К этой же категории можно отнести и экспорт товарного водорода – если покупатели просят вместо газа водород, почему бы не родиться предложению?
Теперь можно подвести итог и попытаться сформулировать целеполагание для России – зачем же нам нужна водородная экономика? Выходит, что в масштабах страны и в рамках текущей энергетической политики она не настолько важна и перспективна, как в странах-лидерах – в России работают только два драйвера из пяти, и то скорее частично, а главный – декарбонизация – не работает вовсе. Внутренний спрос на водород в таких рамках, вероятно, будет ограничен отдельными демонстрационными проектами в удаленных районах или крупных городах с загрязненным воздухом. Намерение развить экономику за счет развития отечественных водородных технологий понятно – но можно ли его будет реализовать, если на эти технологии не будет спроса внутри страны? Можно себе представить ориентацию преимущественно на экспорт товарного водорода – но сможет ли Россия в этой стратегии обеспечить себе конкурентное преимущество (по сравнению с десятками других стран мира), если предоставит только землю, воду, энергоресурсы и трубу без собственных технологий?
Таким образом, в России проблема «курицы и яйца» применительно к водородной экономике получает новое прочтение: зачем нам новая водородная курица, если у нас уже есть углеводородная, и она к тому же исправно несёт золотые яйца? Ответ на этот вопрос будет однозначным, если предполагать, что спрос на российские уголь, нефть и газ в мире будут расти и дальше, несмотря на влияние декарбонизации – того самого фактора, который внутри нашей страны пока не играет роли. Но если предположить, что такой сценарий становится все менее вероятным из-за серьезного и долгосрочного изменения мировой климатической политики и конъюнктуры рынков, то будущее «углеводородной» курицы становится не таким безоблачным вне зависимости от её мыслей по этому поводу. Кризис на рынке нефти, разразившийся в марте 2020, еще раз напомнил о рисках «ресурсной» экономики.
Представляется, что будущее водородной экономики в России будет зависеть от ответа на этот вопрос – «зачем?» - в гораздо большей степени, чем от внимания к водороду со стороны министерств, Правительства или ключевых стейкхолдеров.
комментарии(0)