Курс на «зеленый»: что даст России водородный транспорт

Практически треть доходов в российский бюджет приносит экспорт ископаемых видов топлива. Но «зеленая» повестка постепенно превращает водород в новую нефть. Доля России на мировом рынке производства этого энергоносителя – 7%, но благодаря «Дорожной карте» развития водородной энергетики к 2030 г. она может вырасти до 20%. Для этого на Сахалине запущен первый в стране водородный полигон, где получают «зеленый» водород при помощи солнечной энергии, а в 2027 г. в регионе планируются испытания первого в России водородного поезда.

С заботой об экологии

Водород – энергоноситель будущего, уверен управляющий директор Национального рейтингового агентства Сергей Гришунин. Углеродный след от использования ископаемого топлива ставит под сомнение выполнение целей Парижского соглашения, считает он. Основная задача этого договора, подписанного практически всеми странами мира, – стимулировать государства к принятию национальных обязательств по сокращению выбросов парниковых газов и адаптации к последствиям изменения климата.

Водород, используемый вместо углеводородных энергоресурсов, как раз позволил бы сократить выбросы СО2 до нуля, говорит старший эксперт международной консалтинговой компании «Яков и Партнеры» Антон Куницкий. Но пока уровень его производства недостаточен, чтобы заместить ископаемое топливо, отмечает он.

В 2024 г. объем мирового производства водорода составил примерно $186 млрд, делится старший научный сотрудник Центра науки и технологий добычи углеводородов Сколковского института науки и технологий Айсылу Аскарова. Даже если использовать весь этот объем как энергоноситель, то им можно заместить лишь 3% ископаемого топлива, подсчитал Куницкий. На практике, по его данным, эта цифра и того меньше: она не дотягивает до 1%, поскольку этот ресурс используется преимущественно как химическое сырье. Но со временем производство будет расти. Аскарова прогнозирует, что к 2030 г. оно увеличится до $317 млрд.

Росстат публикует статистику не в денежном, а в натуральном выражении, и в кубических метрах, а не в тоннах, как МЭА. Согласно данным ведомства, совокупный объем производства водорода в России в 2024 г. составил около 2,4 млрд куб. м, за год практически не изменившись. Россия по этому показателю занимает пятое место в мире, уступая Китаю, США, ЕС и Индии, отмечается в исследовании агентства AnalyticResearchGroup (ARG). Оно оценивает долю страны на мировом рынке производства водорода примерно в 7%. К 2030 г. этот показатель может вырасти до 20%, говорится в «Дорожной карте» развития водородной энергетики – стратегическом документе, который содержит план мероприятий и мер для развития водородной энергетики в стране. Он включает в себя разработку технологий, создание инфраструктуры, законодательную поддержку, стимулирование спроса и развитие международного сотрудничества – все для перехода к низкоуглеродной экономике.

Переход на зеленый

«Мы должны пройти определенный путь технологической зрелости, чтобы обеспечить соответствующую себестоимость с точки зрения получения водорода, создать рынок, и тогда можно говорить, что он "заиграл"», – цитировали РИА Новости заместителя председателя правления, начальник департамента перспективного развития ПАО «Газпром» Олега Аксютина. Так, например, «Газпром» должен создать технологии производства водорода из природного газа без выбросов углекислого газа. Также, согласно концепции развития водородной энергетики в России, запланировано создание минимум трех опытных полигонов водородной энергетики – для тестирования технологий, связанных с производством, хранением, транспортировкой и использованием этого энергоносителя.

Первый и пока единственный полигон открылся в 2024 г. на Сахалине. Сейчас в России, как и во всем мире, в основном производится более дешевый «серый» водород, а на Сахалине – «зеленый». «Серый» водород получается из природного газа с выбросами CO2 в атмосферу, а «зеленый» – методом электролиза воды с использованием энергии из возобновляемых источников, что исключает выбросы CO2, объясняет Куницкий. По планам, производимый на полигоне водород обеспечит энергией удаленные поселки в регионе, будет питать локомотивы и в перспективе экспортироваться в страны Азиатско-Тихоокеанского региона, говорит Гришунин.

Полигон на Сахалине – лишь один из проектов Восточного водородного кластера, среди других – запуск первого в стране поезда на водороде. Такие составы уже есть в Германии, Италии, Японии и США, перечисляет Куницкий. Но это первый проект для стран «пространства 1520». Оно включает государства бывшего СССР, Финляндию и Монголию, а свое название пространство получило по ширине железнодорожной колеи в них – 1520 мм.

Проект по созданию водородного поезда реализуется в рамках подписанного в 2019 г. соглашения между Трансмашхолдингом (ТМХ), РЖД, госкорпорацией «Росатом» и правительством Сахалинской области. ТМХ отвечает за разработку самого состава. Поезд проектируется в двух вариантах: двухвагонном и трехвагонном. Между вагонами будет бустерная секция с силовыми установками и накопителями энергии, на ее крыше разместят систему хранения на 230 кг газообразного водорода.

Запас хода у двухвагонного поезда на водороде – 725 км на водороде и 80 км на аккумуляторах, у трехвагонного – 487 км на водороде и 40 км на аккумуляторах, рассказывает заместитель генерального директора ТМХ по развитию пассажирского транспорта Александр Лошманов. Для сравнения: протяженность железной дороги на Сахалине – около 800 км. Составы, которые будут приспособлены для маломобильных пассажиров, смогут перевозить до 875 человек.

Первый такой поезд «в железе» планируют изготовить к 2026 г., рассказывает Лошманов. Затем – в том же году – ему предстоит серия сертификационных испытаний, говорит Юрий Васильев, директор инжинирингового центра «Автономная энергетика», «дочки» Московского физико-технического института (МФТИ) и Ростеха. ИЦ «Автономная энергетика» в проекте отвечает за создание инфраструктуры – генерацию, транспортировку, хранение и заправку водородом, делится он.

Железнодорожная сеть на Сахалине изолирована, а ее электрификация в регионе сложна и экономически невыгодна, поэтому запуск водородного поезда оправдан, считает Аскарова. На Сахалине много неэлектрифицированных участков дорог, и водородный поезд – более разумное решение, чем дизельные поезда, соглашается директор Центра исследований Умного города НИУ ВШЭ Константин Трофименко. По данным ТМХ, для работы современного дизельного поезда ежегодно требуется около 244 т топлива, что приводит к выбросам в атмосферу приблизительно 608 т парниковых газов, а водородный поезд при аналогичных условиях потребует как минимум в три раза меньше топлива.

Но водородные технологии требуют серьезной инженерной отработки и проведения полного цикла испытаний, показывает практика некоторых стран. Недавно региональное правительство Гронингена в Нидерландах отказалось от планов по закупке водородных поездов, признав проект экономически неоправданным: тендер на поставку составов не привлек участников, а стоимость внедрения самой технологии оказалась выше первоначальных ожиданий. Французская машиностроительная компания Alstom приостанавливает дальнейшую разработку водородных поездов, ссылаясь на прекращение господдержки. При этом текущие контракты они выполнят. При этом некоторые другие страны, включая США и Китай, продолжают проекты в этой области, в том числе за счет действующих инвестпрограмм.

Пилотные испытания на Сахалине позволят протестировать и подвижной состав, и инфраструктуру заправки, хранения и транспортировки водорода, считает Аскарова. По итогам испытаний проект может быть масштабирован и на другие субъекты, где железнодорожная сеть не электрифицирована, а это около половины железнодорожных путей в России, говорит Трофименко.

«Развитие водородных поездов – это сложный, но неизбежный этап в организации железнодорожного транспорта, для успешной реализации которого необходимо как ускорение разработки нормативной базы и стандартов, так и создание инфраструктуры», – отметил заместитель генерального директора ТМХ по развитию пассажирского транспорта Александр Лошманов.

«Зеленый» самосвал

Водородное топливо подходит не только для пассажирских поездов. Оно экологично, поскольку транспорт на водороде не загрязняет атмосферу выбросами, говорит Лошманов. Водород – легкий газ, то есть его можно перевозить в больших объемах, и дает он в три раза больше энергии, чем ископаемое топливо – это обеспечивает дальность хода, то есть при использовании водорода можно проезжать большие расстояния, отмечает Гришунин. К тому же, такой транспорт снизит нагрузку на электросети, и работает он почти бесшумно, добавляет он.

Водородный транспорт будет востребован в подземных шахтах и карьерах, где используются самосвалы, говорит доцент РАНХиГС Александр Воротников. Оснащение машин водородными двигателями улучшит условия труда шахтеров, считает эксперт. Дело в том, что в глубоких карьерах работу приходится периодически прерывать для «проветривания» из-за скопления выхлопных газов от самосвалов, а это влечет за собой издержки для бизнеса, объясняет он. Над созданием опытного образца водородного самосвала уже работают Инжиниринговый центр «Автономная энергетика» и Белорусский автомобильный завод, рассказал Васильев. По его словам, испытания запланированы на конец 2026 г.

Также массовое использование водорода возможно при проектировании погрузчиков – машин для транспортировки и укладки грузов, говорит профессор кафедры химической технологии и новых материалов химического факультета МГУ Семен Клямкин. Подобный транспорт использует, например, американский ритейлер Walmart. Такие погрузчики не выделяют загрязняющих веществ, а значит подходят для использования в ограниченном пространстве, например, на складах, говорится в отчете компании Exactitude Consultancy.

Клямкин добавляет еще одно перспективное направление – создание беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) на водороде. Емкость водородных систем не зависит от температуры, тогда как у литийионных аккумуляторов в холоде она снижается, объясняет эксперт.

Также технологии будут востребованы на флоте, поскольку на долю морского судоходства приходится около 1,12 млрд т выбросов CO2 ежегодно, говорит Гришунин. Но чтобы появились «зеленые» суда, нужно научиться получать водород на борту, говорит Трофименко.

Водород на экспорт

Получение водорода сейчас обходится дорого, констатирует ведущий эксперт УК «Финам Менеджмент» Дмитрий Баранов. По его данным, стоимость производства «зелёного» водорода по методу электролиза воды составляет $6–8 за кг. Но, считает Воротников, в ближайшие годы она может снизиться почти вдвое за счет масштабирования.

У России есть и другие преимущества, позволяющие наращивать производство водорода, считает Аскарова. К ним она относит, в частности, развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ), с использованием которых можно получать водород.

Еще один плюс – это запасы природного газа. Паровая конверсия газа и технология улавливания CO2 также дают чистый водород, согласно концепции развития водородной энергетики. А выгодное географическое положение России позволяет стране поставлять водород в самые разные уголки планеты, говорит Баранов.

Вслед за созданием водородного поезда в России появятся и другие транспортные решения на альтернативном виде топлива, что приведет сначала к снижению выбросов углекислого газа и оптимизации операционных расходов компаний, а в перспективе – к увеличению экспортного потенциала страны благодаря разработке и коммерциализации новых технологий, уверен Гришунин. «Транспортные решения станут стратегическим активом страны – «козырной картой» национальной экономики», – резюмирует эксперт.