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

Подождите немного. Документ загружается.

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

производство водорода из возобновляемых источников

энергии – 27,6 млн долл.;

доставка водорода – 7 млн долл.

Основными ключевыми ориентирами программы пере-

хода к водородной энергетике являются:

производство водорода из доступных местных источников

по цене 2–3 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте (с уче-

том доставки, без учета налогообложения);

снижение себестоимости распределенного производства

водорода из природного газа до 2,5 долл. за галлон в бензино-

вом эквиваленте к 2010 г. и до 2 долл. к 2015 г.;

снижение себестоимости распределенного производства

водорода из биомассы до 2,5 долл. за галлон в бензиновом

эквиваленте к 2015 г.;

демонстрация к 2010 г. возможности получения водорода

на основе электролиза воды по себестоимости 2,85 долл. за гал-

лон в бензиновом эквиваленте; проверка возможности создания

к 2015 г. установки по централизованному производству водо-

рода из возобновляемых ресурсов по себестоимости 2,75 долл.

за галлон в бензиновом эквиваленте с учетом доставки;

создание систем хранения водорода повышенной эффек-

тивности для средств транспорта с пробегом более 300 миль;

создание автомобильных топливных элементов на основе

полимерных электролитных мембран, которые вырабатыва-

ют энергию по цене 30–45 долл. за киловатт и гарантируют

5000 ч работы без дополнительного обслуживания;

строительство энергетических станций, производящих

одновременно электричество и водород из природного газа.

В 2003 г. было показано, что такие станции, использующие

новые технологии реформинга и очистки, сокращают стои-

мость производства водорода из природного газа с 5 до 3 долл.

за галлон в бензиновом эквиваленте;

достижение ценового ориентира в 30 долл. за киловатт

для автомобильных топливных элементов. Как показали



ГЛАВА 2

исследования, использование платиновых катализаторов поз-

волит снизить этот показатель с 275 $/кВт (для систем мощ-

ностью 50 кВт) в 2002 г. до 110 $/кВт (для систем мощностью

80 кВт) в 2005 г.

Министерство энергетики работает в тесной кооперации

с автомобильной промышленностью, производителями энер-

гомашиностроительного оборудования, энергетическими,

химическими и строительными компаниями, другими феде-

ральными министерствами и ведомствами, местными органа-

ми власти, университетами, национальными научными лабо-

раториями и другими заинтересованными организациями.

Для обеспечения скорейшего получения необходимых

результатов в США ведется работа по формированию двух

партнерств Министерства энергетики с промышленностью:

FreedomCAR – для создания автомобилей на водородном

топливе и SECA (Solid State Energy Conversion Alliance) – для

создания твердоокисных (solid oxide) топливных элементов.

В первое партнерство входят Министерство энергетики,

члены национального Совета по автомобильным исследова-

ниям (Ford Motor Company, General Motors, Daimler Chrysler)

и пять крупнейших энергетических компаний (BP America,

Chevron, Conoco Philips, Exxon Mobil и Shell). Партнерство

создано для проведения на доконкурентной стадии высоко-

рискованных исследований возможностей перехода на более

экологически чистые и экономичные виды топлива.

Штат Калифорния стал инициатором реализации регио-

нального партнерства в области топливных элементов

(California Fuel Cell Partnership), в которое наряду с прави-

тельственными организациями вошли автомобильные и энер-

гетические компании, а также ведущие разработчики новых

технологий.

По прогнозам американских специалистов, в случае успеха

запланированных исследований и выведения на рынок новых

технологий в 2020 г. автомобили на топливных элементах

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

позволят сократить спрос на нефть на внутреннем рынке

США более чем на 11 млн барр. в день к 2040 г.

2.1.3. Европейская технологическая платформа

и национальные проекты европейских стран

в области водородной энергетики и топливных

элементов

Значительный интерес к альтернативным и возобновля-

емым источникам энергии проявляется в странах ЕС. Это

во многом объясняется отсутствием у них значительных

собст венных запасов энергоресурсов, необходимых для обес-

печения экономического роста. Согласно приводившимся

оценкам, зависимость стран ЕС от импорта нефти составляла

в 2004 г. около 50%, а к 2025 г. увеличится до 70%, что ста-

нет препятствием в реализации целей устойчивого развития.

В связи с этим страны ЕС поставили задачу построить в дол-

госрочной перспективе полностью интегрированную водород-

ную экономику, основанную на использовании возобновляе-

мых источников энергии.

Перспективы водородной энергетики привлекли внимание

ЕС еще в 1988 г., когда на проведение исследований в дан-

ной области из общего бюджета было впервые выделено

8 млн евро сроком на четыре года. Однако до начала 2004 г.

в Европе отсутствовал скоординированный подход в этой

области и усилия разных стран в значительной мере дублиро-

вались, что вело к неэффективному использованию ограни-

ченных ресурсов.

Между тем успешно решить поставленную задачу, по

мнению европейских политиков, можно только путем объ-

единения государственных и частных ресурсов стран союза

и достижения четкой координации их использования. Для

http://www1.eere.energy.gov

ГЛАВА 2

этого необходимо Европейское партнерство по строительству

водородной экономики.

Концепция такого партнерства очерчена в специальном

докладе «Водородная энергетика и топливные элементы:

видение нашего будущего», который был подготовлен и пред-

ставлен 16 июня 2003 г. Международной аналитической

Группой высокого уровня (High Level Group), созданной по

поручению Европейской комиссии в октябре 2002 г.

В докладе выделены пять основных видов действий, кото-

рые должны обеспечить будущее водородной энергетики:

формирование политической структуры (political

framework), которая откроет дорогу на рынок новым техно-

логиям в широком контексте будущих транспортных и энер-

гетических стратегий и политик;

выработка общей программы стратегических иссле-

дований (Strategic Research Agenda), координирующей

и направляющей на европейском уровне программы НИОКР

ЕС и отдельных государств;

выработка и осуществление стратегии разверты-

вания (deployment strategy), обеспечивающей переход от

стадии создания прототипа через стадию демонстрации к ком-

мерциализации технологий водородного топлива и формиро-

ванию трансъевропейской водородной инфраструктуры;

построение Европейской дорожной карты для водо-

родной энергетики и топливных элементов (European

roadmap for hydrogen and fuel cell), которая послужит

компасом при переходе в водородное будущее и учитывает

различные возможности, устанавливает цели и контрольные

показатели для принятия решений при проведении НИОКР,

осуществлении демонстраций, инвестировании и коммерциа-

лизации водородных технологий;

создание Европейского партнерства в области водо-

родных технологий и топливных элементов (European

Hydrogen and Fuel Cell Technology Partnership), регулируе-



Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

мого Консультативным советом. Задачи совета – предо-

ставление рекомендаций, стимулирование инициатив и мони-

торинг результатов с учетом интересов всех участников про-

граммы.

В январе 2004 г. в Брюсселе состоялось первое заседа-

ние участников новой программы, которая получила назва-

ние «Европейская технологическая платформа в области

водородной энергетики и топливных элементов» (European

hydrogen and fuel cell technology platform, HFP). Главная цель

HFP – ускорение развития и развертывания конкурентоспо-

собных европейских энергетических систем и технологий на

основе водородных топливных элементов, используемых на

транспорте, а также в качестве стационарных и переносных

источников энергии. HFP призвана обеспечить эффективную

координацию и баланс интересов общеевропейских, нацио-

нальных, региональных и местных программ и инициатив,

активное участие всех заинтересованных сторон. Вот как

выглядит перечень этих заинтересованных сторон:

исследовательское сообщество (связанное как с госу-

дарственным сектором, так и с частным бизнесом);

промышленность (в том числе малые и средние пред-

приятия), задача которой состоит в обеспечении целостной

системы производства и поставок (включая компоненты,

оборудование, создание субсистем, трансфер и практическое

использование водородных технологий);

органы власти на уровне ЕС, отдельных стран, реги-

онов и более мелких территориальных образований, выпол-

няющие в пределах своей компетенции выработку политики

в рассматриваемой области, регулирование процессов раз-

вития, распространения и непосредственного использования

новых водородных технологий;

финансовое сообщество (банки, венчурные фонды,

страховые компании и др.);

конечные потребители новых технологий;



ГЛАВА 2

институты гражданского общества, задача которых –

обеспечение понимания в обществе существующих энергети-

ческих проблем и роли новых технологий в их преодолении.

Хотя в концепцию HFP заложены принципы гибкости

и адаптивности, она не рассчитана на все без исключения

секторы экономики и допускает возможность альтернативных

подходов и решений. Сфера действия программы ограни-

чена, в первом приближении, теми областями, для которых

могут быть определены очевидные и значительные выгоды от

использования новых технологий.

Ожидается, что эффект от развертывания HFP будет опре-

деляться следующими основными результатами:

увеличением инвестиций в сферу НИОКР в области водо-

родной энергетики, обеспечением последовательности евро-

пейских усилий в рассматриваемой области за счет выработки

общего видения и увязки в общих стратегических рамках на

уровне ЕС программ исследований и разработок с инициати-

вами по развертыванию применения новых технологий;

поддержкой процесса формирования и развития сетей

региональных кластеров, оказанием регионам необходимой

помощи в эффективном использовании новых технологий;

выявлением и устранением препятствий для разверты-

вания и облегчения/ускорения выхода на рынок новых водо-

родных (в том числе за счет практической демонстрации воз-

можностей этих технологий) на уровне ЕС, отдельных стран

и регионов;

вкладом в достижение согласованной и последователь-

ной политики и правил регулирования на уровне ЕС с учетом

всех существующих рисков и выгод;

созданием в ЕС более благоприятного климата для

исследований и инвестиций в промышленность;

созданием системы раннего предупреждения лиц, прини-

мающих решения, о меняющихся проблемах сектора водород-

ной энергетики (например, о возникновении инфраструктур-



Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

ных дефицитов или недостатке квалифицированных специа-

листов) и возможных последствиях для общества;

ростом понимания в обществе необходимости развития

водородных технологий и выбора политики, способствующей

максимизации выгод для всех участвующих сторон.

В перечень задач HFP входит организация социально-

экономических и технологических исследований по водород-

ной энергетике в Европе, стимулирование государственных

и частных инвестиций на проведение НИОКР, изучение

рыночного потенциала водородной энергетики, выявление

и содейст вие формированию энергетической инфраструктуры

и услуг, укрепление будущей кооперации как в европейских,

так и в глобальных масштабах.

HFP строится на основе продолжающихся и новых нацио-

нальных и международных проектов в области водород-

ной энергетики, научных и предпринимательских кластеров

и сетей и объединяет ряд специальных рабочих органов и ини-

циативных групп, которые по мере необходимости дополня-

ются новыми государственно-частными партнерствами и дру-

гими инициативами. Общее в

дение программы и широкие

возможности использования полученных результатов обеспе-

чиваются благодаря регулярным встречам участников.

Планируемые ориентиры европейской программы пред-

ставлены в табл. 2.3.

Примерная организационная схема HFP, действовавшая

в 2004–2005 гг., показана на рис. 2.2.

Ключевыми элементами этой схемы являются управля-

ющие комитеты «Программа стратегических исследова-

ний» (SRA) и «Стратегия развертывания» (DS) новых

технологий. SRA, куда вошел 61 представитель из 16 стран,

был нацелен на стимулирование инвестиций в научные иссле-

дования и создание реалистичных исследовательских про-

грамм, которые должны обеспечить лидирующие позиции

Европы в рассматриваемой области.



ГЛАВА 2

Управляющий комитет SRA определял приоритеты для

инвестиций в сферу НИОКР с учетом сильных и слабых мест

исследовательского сектора Европы и последующей про-

мышленной эксплуатации новых технологий.

Все основные технологии водородной энергетики и топ-

ливных элементов были сгруппированы по пяти главным

направлениям:

производство водорода;

хранение и распределение водорода;

использование в стационарных условиях;

использование на транспорте;

использование в переносных устройствах.



Таблица 2.3

Прогнозируемый уровень развития водородных технологий и топливных

элементов в странах ЕС к 2020 г. (Snapshot 2020)

Источник: HFP Secretariat. HFP_IP_Draft Implementation Plan_OCT 2006. P.8.

Показатели

Переносные

(для ручных

электронных

приборов)

Перенос ные

генера торы

Стационарные (для

выработки тепла

и электроэнергии)

Для дорожно-

го транспорта

Количество прода-

ваемых в странах

ЕС за год водо-

родных топливных

элементов

~250 млн ~100 тыс.

в год

(~1GW

)

100–200 тыс. в год

(2–4 GW

)

0,4–1,8 млн

в год

Прогноз суммарных

продаж в странах

ЕС до 2020 г.

Данных нет ~600 тыс.

(~6GW

)

400–800 тыс.

(8–16 GW

)

1–5 млн

Ожидаемое

к 2020 г. состояние

рынка

Существует Существует Находится на ста-

дии роста

Массовый

выход на

рынок

Средняя мощность

системы топливных

элементов

15 Вт 10 кВт <100 кВт (micro)

>100 кВт (промыш-

ленные)

80 кВт

Ценовой ориентир

для системы топ-

ливных элементов

1–2 евро/Вт 500 евро/

кВт

2000 евро/кВт

(micro)

1000–1500 евро/кВт

(промышленные)

<100 евро/кВт

(при произ-

водстве;

150 тыс. еди-

ниц в год)

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Шестое направление представляют социально-экономи-

ческие исследования, связанные с мониторингом и прогнози-

рованием последствий перехода на новые технологии.

С учетом индивидуальной значимости каждого из этих

направлений для становления новой экономики, в которой

водород и топливные элементы формируют важный энергети-

ческий вектор, в рамках SRA осуществлялось распределение

финансовых ресурсов на проведение научных исследований.

Поскольку основные направления исследований нахо-

дятся на ранней стадии формирования, среди них возможно

значительное число пересекающихся между собой и взаимо-

дополняющих тем. Это особенно характерно на стадии фун-

даментальных исследований. Поэтому было принято решение

выделять в рамках каждой рассматриваемой области по 16%

Рис. 2.2. Примерная структура Европейской технологической платформы

(HFP) в 2004—2005 гг.

ЕВРОПЕЙСКАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА (HFP)

Группа представителей

стран-участниц

(mirror group)

Консультативный совет,

включая Исполнитель-

ную группу

Секретариат HFP

Органы

управления

Программа

стратегических

исследований

Стратегия

развертывания

новых технологий

Инициативные группы интересов

Группа фи-

нансирования

и бизнеса

Группа регу-

лирования,

правил

и стандартов

Группа

образования

и обучения

Группа

связей

с обществен-

ностью

…

Реализация Платформы (новые и продолжающиеся проекты и инициативы на уровне ЕС,

национальном, региональном и местном уровнях)

ГЛАВА 2

ее средств на выполнение фундаментальных исследований

и на взаимно пересекающиеся работы.

Управляющий комитет DS был сформирован по пору-

чению Консультативного совета HFP из 33 представителей

девяти стран с целью разработать стратегию ускорения

коммерциализации мобильных, стационарных и переносных

применений на основе использования водорода и топливных

элементов.

В течение 2004 г. DS сосредоточил свои усилия на опре-

делении технологических, социально-экономических и поли-

тических вызовов, с которыми сталкивается Европа на пути

постро ения энергетической системы будущего, основанной на

использовании водорода в качестве источника энергии, и на

формулировании стратегий, дающих наилучшие ответы на эти

вызовы. При этом основной акцент был сделан на структури-

ровании необходимых усилий, которые уже осуществлялись

в это время. Задачей DS в 2004 г. было получение ответов на

фундаментальные вопросы:

на каком участке технологической траектории разви-

тия водородной энергетики находится Европа в настоящее

время;

на каком участке этой траектории Европа может ока-

заться в 2020 и 2050 гг.;

каким образом достичь поставленных целей?

Практический подход к решению этой задачи предусмат-

ривал:

написание сценария и определение мер достижения

промежуточных результатов 2020 г. на пути к достижению

долгосрочных целей 2050 г., сформулированных в докладе

аналитической Группы высокого уровня;

техническую и маркетинговую оценку технологий приме-

нения водорода и топливных элементов, включая проблемы

производства, хранения, распределения и использования

водорода в различных прикладных областях;

