Кузык Б.Н., Яковец Ю.В. Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Подождите немного. Документ загружается.

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

сины. Однако получаемая при этом рента не направляется на

технологическую модернизацию и инновационное обновление

основного капитала – государство и крупный бизнес концен-

трируют ее в своих руках, скупая на эти средства зарубежные

ценные бумаги и активы.

Инновационно-прорывной сценарий предполагает, что

предприниматели и государство потратят значительные сред-

ства на освоение принципиально новых ресурсосберегающих

технологий в таких сферах, как разведка, добыча, переработ-

ка, транспортировка и использование минерального сырья,

топлива и лесных ресурсов; на повышение комплексности их

переработки и замену альтернативными источниками энер-

гии. Результатом станет замедление темпов роста энергосы-

рьевого сектора и снижение его доли в воспроизводственной

структуре экономики, что положительно скажется на разви-

тии страны в целом и уменьшит загрязнение атмосферы.

По обоим сценариям изменится структура самого сектора.

За годы кризиса доля топливной промышленности и цветной

металлургии существенно возросла, а лесных и строительных

материалов сократилась. В долгосрочной перспективе ситуа-

ция изменится на противоположную: в результате истощения

богатых месторождений полезных ископаемых и активной

реконструкции устаревших основных фондов доля топливной

промышленности и цветной металлургии уменьшится, а чер-

ной металлургии, лесных и строительных материалов увели-

чится. Доля электроэнергетики возрастет в связи с ростом

потребностей экономики и населения в электроэнергии.

При определении долгосрочных перспектив развития топ-

ливно-энергетического комплекса следует исходить из того,

что в 2010–2020-х годах обеспеченность экономики страны

нефтегазовым топливом существенно ухудшится, возрастет

дефицит электроэнергии, в активную фазу войдет энергоэко-

логический кризис. Именно поэтому так важно вовремя взять

курс на альтернативные, экологически чистые источники

ГЛАВА 1

энергии. Предлагается несколько путей преодоления энерго-

дефицита: модернизация действующих и строительство новых

тепловых электростанций; развитие мощностей, основан-

ных на энергии мирного атома либо других альтернативных

и возобновляемых ее источников (воды, водорода и т. д.).

В условиях резкого удорожания ископаемого топлива энер-

гия АЭС становится более конкурентоспособной, поэтому

все чаще звучат предложения увеличить ее долю в структуре

энергопотребления до 20–25%; на эти цели намечено выде-

лить из федерального бюджета около 25 млрд долл. Однако

сделать это непросто в силу нескольких факторов: разве-

данные запасы урана в России невелики; на строительство

и обслуживание АЭС необходимо затрачивать огромные

средства, как и на хранение и дезактивацию генераторов

первого поколения; в стране нет достаточного количества

квалифицированных кадров для разработки, эксплуатации

и обеспечения безопасности генераторов нового поколения;

сохраняется опасность крупных экологических катастроф,

из-за чего общественность с настороженностью относится

к планам расширения атомной энергетики.

Другим вариантом является ускоренное развитие тепло-

энергетики, строительство новых генерирующих мощностей,

на что по так называемому плану ГОЭЛРО-2 предлагается

направить из разных источников до 170 млрд долл. до 2020 г.

Однако это приведет к значительному повышению доли энер-

госектора в общем объеме инвестиций (за счет других секто-

ров) и закрепит технологическое отставание электроэнер-

гетики и нарастание загрязнения атмосферы парниковыми

газами. Поэтому более перспективным видится использова-

ние альтернативных, экологически чистых источников энер-

гии – как традиционных (гидроэнергетика, особенно малая),

так и принципиально новых, в том числе водородной энер-

гетики. Последняя относится к наукоемким направлениям

шестого технологического уклада. Не случайно в США, ЕС,

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Японии приняты долгосрочные национальные программы по

водороду и топливным элементам, на реализацию таких про-

грамм выделены крупные средства из бюджета, частные ком-

пании также инвестируют в этот бизнес. По инициативе ГМК

«Норникель» и РАН в нашей стране начались работы по

освоению водородной энергетики, разработан проект нацио-

нальной научно-инновационной программы. Образована

Национальная инновационная компания «Новые энергети-

ческие проекты» – управляющая компания по программе.

Однако пока это перспективное направление (как и проекты

по освоению возобновляемых источников энергии) не полу-

чило существенной государст венной поддержки.

1.4. Переход к водородному топливу –

сердцевина глобальной

энергоэкологической революции

XXI века

Первая половина XXI в. – время глобального научно-техно-

логического переворота, обусловленного переходом от индус-

триального к постиндустриальному технологическому способу

производства, становлением и распространением шестого тех-

нологического уклада, который будет определять конкуренто-

способность товаров и услуг на мировых рынках в 2020–

2050-е годы, дальнейшим развитием процессов глобализации.

В то же время это период резкого обострения противоречий

между авангардными и отстающими странами и цивилизация-

ми, что подрывает основы глобального устойчивого развития,

время волны эпохальных и базисных инноваций, в результате

осуществления которых одни страны вырвутся вперед, закре-

пят лидирующее положение в глобальном инновационно-

технологическом пространстве, а другие будут отброшены на

периферию мирового научно-технического прогресса.

ГЛАВА 1

В этих условиях России, которая в 1950–1980-е годы

располагала мощным научно-техническим потенциалом

и была одним из лидеров в освоении четвертого технологи-

ческого уклада, но в 1990-е годы в результате неолибераль-

ных рыночных реформ была отброшена назад и оказалась

в состоянии технологической деградации, предстоит сделать

выбор на долгосрочную перспективу. Это выбор между двумя

стратегиями: инерционно-рыночной, уповающей на рыноч-

ную стихию при слабой регулирующей роли государства, что

закрепит технологическое отставание страны, и стратегией

инновационного прорыва, ориентированной на распростра-

нение пятого и пионерное освоение отдельных направлений

шестого уклада, что даст возможность повысить конкуренто-

способность продукции и обеспечить высокие темпы эконо-

мического роста, укрепить позиции России в геоэкономичес-

ком пространстве.

Ведущую роль в научно-технологическом перевороте пер-

вой половины XXI в. сыграет глобальная энергоэкологичес-

кая революция – переход от преобладания истощающего-

ся, загрязняющего окружающую среду ископаемого топлива

к альтернативным, экологически чистым источникам энергии.

Ключевое место в глобальной энергоэкологической револю-

ции займет, вероятно, водородная энергетика – производство

водорода и его использование на основе топливных элементов

в промышленности, энергетике, на транспорте, в жилищно-

коммунальном хозяйстве и других сферах экономики.

Такого рода перспектива определяется несколькими важ-

нейшими факторами.

Демографическим фактором – быстрым ростом потреб-

ности в энергии из-за увеличения численности населе-

ния планеты и роста среднедушевого энергопотребления,

особенно в странах с низким уровнем доходов. По сред-

нему варианту демографического прогноза ООН (вари-

ант 2004 г.), население мира в 2050 г. составит 9076 млн

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

человек – на 49% больше, чем в 2000-м; при этом в менее

развитых регио нах население вырастет на 60%, в более

развитых – на 3,6%

. При среднем по миру среднедушевом

энергопотреблении в 2003 г. 1685 кг нефтяного эквивалента

в странах с высокими доходами этот показатель составляет

4842 кг, в странах с низкими доходами (где проживает более

40% населения Земли) – 464 кг, то есть вдесятеро меньше

Прогнозируется, что в перспективе потребление энергии

в странах с низкими доходами будет расти опережающими

темпами, что усилит нагрузку на энергосектор.

Природно-экологическими факторами – ресурсы иско-

паемого топлива, которые ныне удовлетворяют до 85% миро-

вой потребности в энергоресурсах, не возобновляются, бога-

тые и доступные месторождения быстро исчерпываются.

К тому же растущие выбросы парниковых газов в атмосферу

оказывают необратимое воздействие на климат планеты.

Главное направление глобальной энергетической страте-

гии на долгосрочную перспективу вырисовывается довольно

отчетливо: все более широкая замена ископаемого топлива

альтернативными, возобновляемыми, экологически безопас-

ными источниками энергии, к которым принадлежит и водо-

родная энергия, отходом использования которой является

обыкновенная вода. К этому будет подталкивать и реализация

Киотского протокола.

Скорейшего осуществления этой глобальной стратегии

требуют экономические факторы. Добыча и переработка

ископаемого топлива обходится все дороже, на содержание

энергосектора затрачивается растущая доля труда и инвести-

ций. В 1970 г. средняя мировая цена барреля нефти состав-

ляла 2,11 долл. В 1980 г. она поднялась до 35,48 дол л. И хотя

World Population Prospects. The 2004 Revision. New York: United Nations, 2005.

Vol. 1. P. 20, 24, 32.

2006. World Development Indicators. Washington: The World Bank, 2006. P. 156.

ГЛАВА 1

к 1997 г. она опустилась до 11–12 долл., в дальнейшем возоб-

ладала тенденция удорожания нефти, и в 2006 г. она пробила

потолок в 60 долл. Очевидно, что возврат к прежним низким

ценам весьма маловероятен. Требуются более дешевые источ-

ники энергии.

Освоению водородной энергетики благоприятствуют науч-

но-технические факторы. Появились изобретения и техно-

логии, которые позволяют получать в необходимых масшта-

бах водородное топливо и использовать топливные элементы.

Хотя пока водородная энергия обходится дороже традицион-

ных источников, но прогнозы показывают, что в перспективе

она будет стремительно дешеветь на фоне удорожания иско-

паемого топлива. Водородная энергетика является базисным

наукоемким направлением шестого технологического уклада,

время преобладания которого в авангардных странах и на

мировом рынке – 20–50-е годы ХХI века.

Не стоит сбрасывать со счетов и геополитические факто-

ры. Подавляющая часть запасов нефти и газа принадлежит

трем цивилизациям – мусульманской, евразийской и латино-

американской. От устойчивости поставок зависит экономика

иных цивилизаций, в том числе развитых, а также китайс-

кой и индийской. Источники и пути поставок энергоресурсов

подвергаются атакам международных террористов. В случае

освоения водородной энергии резко ослабнет зависимость раз-

витых стран от импорта нефти и газа (в 2003 г. доля импорта

во внутреннем потреблении энергии по странам с высоким

доходом составила 19%, а в зоне евро – 64%

, в число лидеров

мирового энергосектора выйдут высокотехнологичные страны,

осуществившие крупномасштабные водородные программы.

Все эти факторы, вместе взятые, обусловили тенденцию

выдвижения программ водородной энергетики в центр энер-

гетической стратегии ХХI столетия.

2006. World Development Indicators. Washington: The World Bank, 2006. P. 156.

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Предпосылки для освоения водородной энергии были зало-

жены в последней четверти ХХ в. В 1974 г., в разгар мирово-

го энергетического кризиса, была создана Международная

ассоциация по водородной энергетике со штаб-квартирой

в Институте чистой энергии (США), которая издает меж-

дународный журнал и раз в два года организует всемирные

конференции по водородной энергетике.

Советские ученые с середины 1960-х годов принимали

активное участие в исследованиях в области водородной

энергии; они вошли в состав Международной ассоциации

по водородной энергетике. Эти исследования велись на базе

Института ядерной энергии им. И.В. Курчатова, Сибирского

отделения АН СССР. В 1973 г. в Донецком политехническом

институте была создана проблемная лаборатория водородных

технологий; с 1979 г. на ее базе проводились всесоюзные

школы по водородной энергетике. Однако в 1990-е годы

исследования и разработки были свернуты, нарастало отста-

вание от мирового уровня в этом важнейшем направлении

энергетического будущего.

Лишь в последние годы внимание к этой проблеме вновь

усилилось. В декабре 2003 г. по совместному постановле-

нию Президиума РАН и ГМК «Норильский никель» утверж-

дена Комплексная программа научно-исследовательских

и опытно-конструкторских работ по водородной энерге-

тике и топливным элементам; создан совет по программе,

на реализацию которой намечено выделить 40 млн долл.

Заключены договоры с рядом академических и отрасле-

вых институтов. Ход выполнения программы обсужден на

международном форуме «Энергия будущего» (Москва,

16–17 февраля 2004 г.). В 2005 г. подготовлены концепция

и проект Национальной научно-инновационной программы

«Водородная энергетика», создана управляющая компания

по программе – Национальная инновационная компания

«Новые энергетические проекты».

ГЛАВА 1

К исследованиям и опытно-конструкторским работам в облас-

ти водородной энергетики и топливных элементов подключились

сотни компаний более чем в 40 странах мира, в том числе круп-

нейшие нефтяные и автомобильные компании. Исследуются

различные способы производства водорода, в том числе АЭС

и ГЭС, что позволит обеспечить более равномерную их суточную

и сезонную загрузку. Разрабатываются принципиально новые

материалы (в том числе с использованием нанотехнологий) для

безопасного хранения и транспортировки водорода и топливных

элементов в различных сферах потребления – в автономных

энергоустановках, транспортных средствах, жилищно-комму-

нальном хозяйстве, различных промышленных производствах,

бытовой радиоэлектронике и т. д. Изделия с топливными эле-

ментами уже появились на рынке, хотя пока они дороги.

К развитию водородной энергетики подключены прави-

тельства ряда стран и межгосударственные объединения,

формируются национальные и международные водород-

ные программы. Такая программа чрезвычайно необходима

и в России, что диктуется несколькими факторами.

Во-первых, эксплуатируемые ныне богатые месторожде-

ния нефти и природного газа быстро исчерпываются и слабо

восполняются приростом извлекаемых разведанных запасов.

Топливо занимает 50% в структуре российского экспорта

(при 8% среднемировых)

и служит основным источником

доходов федерального бюджета. Однако исчерпание запасов,

рост внутренних издержек и цен, увеличение потребностей

растущей экономики страны в энергоресурсах, ограничен-

ность инвестиций в эту сферу поставят страну в перспективе

перед энергетическим и экономическим кризисом. Замена

ископаемого топлива водородом позволит предотвратить этот

кризис и уменьшить опасную зависимость экономики от коле-

баний конъюнктуры мирового топливного рынка.

2006. World Development Indicators. Washington: The World Bank, 2006. P. 208.

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Во-вторых, предстоят огромные инвестиции в модерниза-

цию и инновационное обновление транспорта, что целесооб-

разно осуществлять на принципиально новой энергетической

основе.

В-третьих, в критическом состоянии находится жилищно-

коммунальное хозяйство, в том числе коммунальная энерге-

тика. Ресурсов для реконструкции этого хозяйства на пре-

жней технологической основе нет. Переход к водородной

энергетике позволит осуществлять реконструкцию на базе

автономных энергоисточников, многократно сократить поте-

ри энергии и транспортные затраты.

В-четвертых, Национальная программа «Водородная

энергетика» станет локомотивом инновационного обнов-

ления экономики России, перехода на инновационный путь

развития, возрождения научно-технического потенциала,

по скольку потребует разработки и производства принципи-

ально новых материалов, машин и оборудования, средств

транспорта, станет акселератором ускорения темпов эконо-

мического роста.

В-пятых, реализация программы на базе имеющегося

научно-технического потенциала предоставит России уни-

кальный шанс стать одним из лидеров энергетической рево-

люции ХХI в., позволит объединить усилия стран – членов

СНГ, других заинтересованных государств в осуществлении

инновационного прорыва в важнейшей сфере экономики,

в формировании энергетической базы глобального устойчи-

вого развития на основе технологий шестого уклада.

В-шестых, необходимость перехода к водородной энер-

гетике в России диктуется внешними условиями развития

России, которые существенно изменятся в результате вступ-

ления России в ВТО и реализации Киотского протокола.

Резко возрастут требования к конкурентоспособности рос-

сийских товаров и услуг на внешнем и внутреннем рынках

(а конкурентоспособность может быть достигнута лишь на

ГЛАВА 1

основе реализации стратегии инновационного прорыва), зна-

чительного снижения энергоемкости продукции и сокращения

выбросов парниковых газов в окружающую среду. Данные

Всемирного банка, приведенные в табл. 1.4, свидетельству-

ют о критической ситуации, складывающейся в российском

энергосекторе.

В годы кризиса производство и потребление энергии

и выбросы СО

сократились, но энергоемкость националь-

ного дохода выросла на 7%, а экспорт энергоресурсов вырос

с 44 до 57% к внутреннему потреблению. В первые годы

оживления экономики производство и внутреннее потреб-

ление начали увеличиваться, экспорт продолжал нарастать,

уровень энергоэффективности стабилизировался, а выбросы

СО

на душу населения и единицу ВВП стали увеличиваться.

Следует учитывать, что положение России в мировом энер-

госекторе и балансе загрязнения атмосферы нельзя признать

благоприятным. Занимая 4,4% в мировом энергопотребле-

нии, Россия имеет всего 40% от среднемирового уровня энер-

гоэффективности, выбросы СО

на душу населения в 2,5 раза

превосходят среднемировые. И это нельзя объяснить только

худшими природно-климатическими условиями.

Если эти негативные тенденции в перспективе сохра-

нятся, то Россия будет нести крупные потери из-за низкой

конкурентоспособности продукции в условиях вступления

в ВТО и через 5–7 лет окажется в неблагоприятных усло-

виях механизма реализации Киотского протокола. Поэтому

необходимы неотложные меры по активной государственной

поддержке освоения базисных инноваций, направленных на

значительное снижение энергоемкости ВВП и сокращение

выбросов парниковых газов. Ключевое место среди этих

перспективных мер занимает переход к водородной энер-

гетике.

Однако для достижения успеха программа не должна стро-

иться по образу и подобию нынешних федеральных целевых