Россия вступила в венчурный проект водородной энергетики
Эксперт
Сологубова Галина Сергеевна, к.э.н., доцент, кафедра сервисной и конгрессно-выставочной деятельности, Санкт-Петербургский государственный экономический университет.

Экспертное заключение подготовлено по итогам сессии: «Тренд на декарбонизацию – как будет меняться мир».
Аннотация
Создание с нуля рынка водородной энергетики - проект амбициозный. Участие России в венчурном проекте продиктовано научной зрелостью и способностью страны к технологическому лидерству в водородной энергетике. Роль поставщика водорода, подкреплённая внутренним спросом на зелёную энергию, обеспечит суверенное будущее поколениям россиян.
Ключевые слова
углеродный след, голубой водород, гидролиз, энергоёмкость, хрупкость
Экологическая политика, ориентированная на декарбонизацию всех видов экономической деятельности, таких как промышленность, энергетика, транспорт и теплоснабжение, необходима человечеству и выгодна всем. Бережливое, ответственное, вдумчивое взаимодействие человека с внешним миром, управление ресурсами, отходами, энергией определяют векторы развития и роста благосостояния, отношение к производству, к искусственно сконструированной инфраструктуре и способам её использования. Тренд на декарбонизацию, предложенный Парижским соглашением по климату (2015), поддержан Россией, что свидетельствует о взвешенной позиции страны в обозначенном вопросе.

Россия является нетто экспортёром чистого воздуха, воды, и в самом определённом смысле, - донором климатической повестки: площадь российских лесов (биосферная роль лесов в продуцировании О2) составляет 20% мирового лесного покрова, площадь болот (болота и заболоченные земли важны для поддержании природных экосистем, регулируют круговорот воды, поглощают СО2, являются природным фильтром для воздуха, освобождая его от химических загрязнений) занимает более 1/5 территории страны и более 1/3 болот мира, арктическая территория (РФ имеет максимальную протяженность границ в Арктике - 22 тыс. км), формирует температурный режим на планете Земля.

Изменение мира предполагает переход на «зелёную энергетику», использующую энергию солнца, ветра, приливов, земли, воды, а также энергию атома и водорода. Есть предположения, что такой переход обеспечит углеродную нейтральность жизнедеятельности человека, по меньшей мере, 65 стран заявили о своём желании достичь этой цели в период с 2045 по 2065 гг.¹ О венчурном характере «энергетического перехода» свидетельствуют инвестиционная привлекательность проекта из-за быстрого роста под давлением сразу нескольких индустриальных государств, острая борьба за технологическое лидерство на старте и долю перспективного рынка, которого ещё нет.

В России столь амбициозная цель рассматривается правительством РФ ответственно, системно, с учётом длительности технологических и экономических циклов, стремлением использовать симбиотический потенциал инфраструктурных отраслей и базовых, а также учитывая принципы циркулярной экономики и вероятность возникновения новых отраслей в структурном многообразии видов хозяйственной деятельности.

Компании производители нефти и газа спешат пересесть на другую логистику, а потому направляют усилия на снижение углеродной интенсивности своей деятельности, так «Газпром нефть» к 2030 году планирует сократить углеродную интенсивность деятельности на 1/3². Новыми направлениями для бизнеса ПАО «Газпром нефть» стали: рынки водорода, технологии производства водорода, которые идут рядом с технологией улавливания, хранения и использования углерода (англ. Carbon Capture, Use and Storage, CCUS). Это означает более жёсткую конкуренцию, так как конкурировать придётся не только с традиционными поставщиками углеводородов на рынке нефти и газа, но и с высокотехнологичными компаниями стран, признанных технологическими лидерами мира: Южной Кореи, Японии, Китая, Германии, США. У России и российских нефтегазовых компаний есть шансы занять лидирующие позиции в обозначенном секторе энергетики, в частности, в секторе водородной энергетики.

Современный этап перехода к водородной энергетике являет собой пример разработки и роста нового способа генерации энергии, удовлетворяющего идеям сохранения среды обитания человека посредством снижения углеводородного следа в процессах жизнедеятельности, обеспечения безопасности энергогенерации³. Вопрос безопасности водородной энергогенерации спорный, так как появление широкодоступного водорода опасно для общества из-за высокой горючести газа⁴.

Энергетика является одним из крупнейших секторов экономики, и спрос на энергию постоянно растёт (примерно на 1% в год). Перевод современной энергетики на возобновляемые источники подразумевает не только смену игроков, но и обновление цепочек добавленной стоимости - от технологий производства энергии и создания мощностей для её хранения до физического распределения необходимой инфраструктуры, транспортировки и передачи энергии. По сути, зелёная трансформация означает не изменение существующего энергетического рынка, а создание на его месте совершенно нового рынка с новой иерархией крупномасштабных индустрий, комплементарных в сетевом взаимодействии. Пока этот рынок только формируется, а рынка водорода, по сути, ещё нет⁵. Освоение технологий и разработка потребительских сегментов осуществляется частными игроками, в основном, представителями корпоративного сектора.

Создание с нуля новой энергетики в масштабах планеты представляется грандиозной задачей, энергетический переход на возобновляемые источники энергии полностью перераспределяет глобальные инвестиционные потоки и определяет векторы экономического развития национальных экономик. Очевидно, что контроль доли этого рынка — вопрос как энергетической независимости, так и экономического благополучия целых стран. Это значит, что выход на этот рынок не корпораций, но стран — только вопрос времени. И в крупнейших странах мира, таких как США, Китай, Япония и ЕС, этот вопрос не только обсуждается на уровне стратегий, но и предпринимаются конкретные шаги по регулированию формирующейся реальности. Германия планирует эксплуатировать европейскую энергосистему как единое целое, интегрируя различные энергоносители, инфраструктуру поставки электроэнергии и секторы потребления в сети. Европейские экологи работают над законами, обязывающими транспортные компании (судоходные и авиаперевозчиков) использовать низкоэмиссионные виды топлива, такие как водород, аммиак, синтетический керосин. США претендуют на лидерство в производстве и экспорте водорода, вступая в конкуренцию с правительствами стран, которые экспортируют и импортируют энергоносители: с Россией как поставщиком водорода и Германией как экспортёром наукоёмких технологий. Политическая конкуренция буквально подстёгивает амбициозные намерения США - доля водорода в энергобалансе страны должна составить 14% к 2050 году. Япония инвестирует в строительство морских танкеров для перевозки жидкого водорода. Китай формирует комплекс нефтегазовых, водородных, электроэнергетических и не связанных с нефтью услуг, воплощая концепцию «экологической чистоты» в рамках корпоративной стратегии Sinopec Corp. Россия тоже демонстрирует свои намерения производить и экспортировать водород. В промышленных масштабах производство водорода могут начать «Росатом» на атомных электростанциях, «Газпром нефть» на объектах добычи газа и предприятиях по переработке сырья, «НОВАТЭК» на своих площадках в настоящее время производит водород для собственных нужд и одновременно прорабатывает варианты для перспективных рынков. Одним из проектов в рамках климатической повестки НОВАТЭКа может стать закачивание СО2 в отработанные пласты на Ямале. «Роснефть» рассматривает возможность применения технологий по улавливанию, утилизации и хранению углерода (CCS/CCUS) к производимому для собственных нужд водороду и перейти к промышленному производству голубого водорода.

Генерация энергии из водорода, как процесс, технологически и экономически понятна. Нефтегазовые компании России активно применяют гидролиз и пиролиз для производства водорода в объёмах, достаточных для поддержания и увеличения газоносности нефтяных пластов⁶. Но для ЕС, ключевого заказчика и потребителя зелёной энергии, значение имеет нулевая эмиссия углерода по всей цепочке производства водородной энергии, что означает необходимость либо утилизации углекислого газа, образующегося в процессе производства водорода, либо применения таких источников генерации энергии, которые не допускают выбросов СО2.

В сценариях развития российской энергетики до 2050 г. приоритет отдан использованию водорода, полученного в результате гидролиза, эффективность которого зависит от стоимости используемой в химической реакции электроэнергии.

Самый дешёвый способ производства водорода – это паровая конверсия метана (пиролиз, SMR - steam methane reforming) – 2,2 $/кг H2. Производство водорода методом электролиза с помощью атомной энергии, ветровой и солнечной энергии обходится значительно дороже: 8,2; 10,0; 14,9 $/кг H2 соответственно. Но только гидролиз на зелёной электроэнергии удовлетворяет критериям сертификации низкоуглеродного водорода в ЕС. Поэтому ставка делается на зелёный водород и снижение издержек ВИЭ генерации.

Сегодня себестоимость электролиза составляет 1200 $/кВтч, а конкурентоспособной признаётся цена 200 $/ кВтч. Оптимизация стоимости водорода, получаемого электролизом воды, предполагает снижение капитальных затрат на приобретение и установку электролизёров, а также удешевление электроэнергии ВИЭ. Фондоёмкость снижается с увеличением совокупной мощности электролизёра, что при наращивании масштаба деятельности приводит к сокращению доли постоянных затрат в себестоимости кВтч и долговременному эффекту низкого значения предельных издержек. Чтобы добиться оптимизации издержек, необходимо формировать масштабный и массовый спрос.

Регулирование водородной энергетики, от которого по-прежнему зависит многое в бизнесе, опирается на отношение к голубому водороду со стороны ЕС. Отношение к голубому водороду со стороны ЕС негативное, воспринимается как технологическая дискриминация. Ведь очевидно, что следование принципам технологической нейтральности позволяет достигать целей снижения углеродного следа. И если технология производит водород более дешёвым способом, то почему надо от этого водорода отказываться? Технология по закачиванию СО2 при производстве голубого водорода и технология улавливания CO2 буквально идут рядом. Сегодня нефтегазодобывающие компании имеют отличную экспертизу и компетенции для поиска резервуаров для хранения отработанного газа. По своей сути голубой водород становится зелёным⁷.

Проблему технологической дискриминации голубого водорода, который не по происхождению, но по сути и результатам использования (карбоновому следу) является зелёным, следует рассматривать как порождение торговых войн, внутритопливной конкуренции, политической ангажированности бизнеса, программ сдерживания России.

Сертификация водорода Европейским Союзом, которую сегодня на высшем уровне рассматривают как эталон показателей эффективности, имеет множество изъянов. Российская научная школа и профессиональная экспертиза нефтегазовых гигантов России обладают знанием и достаточным набором компетенций, чтобы сформулировать и применять собственную систему сертификации, удовлетворяющую требованиям Климатической повестки.

Россия сосредоточилась на технологиях и внутритопливной конкуренции, предпочитая не вмешиваться в международные баталии «зелёной повестки», «углеродной нейтральности», а потому упускает шанс влиять и определять регуляторные процедуры, терминологию и стандарты нового рынка с учётом своих интересов, что странно для крупнейшего поставщика водородных технологий и энергетических ресурсов для новых технологий, а также для энергетического рынка РФ с позиций промышленных политик локализации производства и импортозамещения, потенциал которого для зелёной электроэнергетики будет иметь решающее значение.

Согласно данным Статистического Ежегодника мировой энергетики 2020, в рейтинге «Потребление», РФ занимает четвёртую позицию, после Китая (59,69%), США (40,23%) и Индии (0,017%), её доля в общем потреблении электроэнергии в мире составляет 0,014%; в рейтинге «Производство» Россия на третьем месте, после Китая (41,3%) и Соединённых Штатов (35,45%), доля России в общем производстве энергии оценивается в 23%. В рейтинге «Энергоёмкость» Россия уступает первую позицию Украине. Интенсивность использования энергии на единицу ВВП при постоянном паритете покупательной способности (ППП) в РФ в три раза выше, чем в Германии, в 1,6 раза выше, чем в Китае.

Статистические данные говорят о том, что Россия обеспечивает миру пятую часть энергобаланса (23%), сама при этом использует незначительную долю энергии (0,014%) в собственном производстве, отягощая неразвитость производственного сектора высокой энергоёмкостью потребления (небережливым производством, расточительностью).

Предложение, прозвучавшее на сессии «Тренд на декарбонизацию – как будет меняться мир» (ПМЭФ, 2021), обращённое к России, вновь занять привычное ей место поставщика энергоресурсов с сохранением доли (20%) в мировом энергобалансе, с оговоркой «на более высоком уровне», подразумевая поставку зелёного и голубого водорода⁸, не коррелирует с российской повесткой нового состава Правительства РФ. Россия нацелена не только на развитие и экспорт технологий производства водородной энергии и экспорт водорода в качестве энергоносителя, но и на масштабное использование водородной энергии, в первую очередь, наращивая спрос на внутреннем рынке.

Спрос рождает предложение. Однако спрос на рынках энергии из водорода ещё только обсуждается. Тем не менее, знание универсальных законов позволяет опускать детали. Вероятно, развитие водородной энергетики должно осуществляться параллельно и сонаправленно с формированием узлов спроса на зелёную энергию⁹. Спрос должен быть платёжеспособным (зелёная энергия, будучи продуктом инновационным, не может быть дешёвой) и энергоэффективным, крупномасштабным и энергоёмким. Рынки сбыта водородной энергии должны иметь долгосрочные перспективы.

Ценовую конкурентоспособность водородной энергетике в РФ сможет обеспечить создание экспортно-ориентированного производства водорода, с потенциалом покрытия 20% мирового рынка, что соответствует сегодняшнему уровню торговли нефтью и газом¹⁰. Россия ставит своей целью диверсификацию энергетики в направлении водородной электроэнергии. Чтобы занять свою нишу в мировой торговле водородом, России необходимо вывести на рынок существующие, разработанные ещё в СССР технологии и возобновить работу по разработке и внедрению передовых отечественных технологий производства водорода, его крупнотоннажного хранения и транспортировки, а также развить потребление водорода внутри экономики России в таких отраслях как транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство и энергетика, перевести потребление электроэнергии в металлургии, нефтегазохимии на водородное топливо. Особое внимание следует уделить технологиям энергосбережения и снижения энергоемкости¹¹, коммерциализации разработок в этой сфере на внутреннем рынке и параллельному, сонаправленному процессу формирования культуры бережливого энергопотребления у населения.

Наиболее перспективными регионами России для активизации развития водородной энергетики являются Дальний восток, Ямало-Ненецкий автономный округ, южные территории страны.

Кроме того, Россия не намерена использовать политику дискриминации и приоритетовк составу своего энергетического сектора.

Российский энергетический сектор многовидовой и разноукладный. Традиционными для России энергоносителями являются ископаемые виды топлива: нефть, каменный уголь, горючий сланец, торф и природный газ, классифицируемые как не возобновляемые источники энергии. Понятию «зелёной энергетики» соответствуют такие виды генерации как гидро- и геотермальная, приливная, солнечная, ветровая, использующие поток энергии из природных возобновляемых источников. Некоторым особняком стоит атомная энергетика, которую относят к низкоуглеродной (уровень выбросов CO2 сопоставим с выбросами ВИЭ), но зелёной не признают. Дискуссия продолжается: уран, химический элемент серебристо-белого цвета, радиоактивный, - ядерное топливо, а не поток энергии, достаточно дорогой элемент, но имеет высокую плотность энергии, воздействие его на окружающую среду несёт катастрофические риски, но эти риски купируются технологиями защиты нового поколения 3+ (ловушки, колпаки, системы дожигания водорода, более безопасное топливо), однако не бывает полной и абсолютной безопасности. Тем не менее атомная энергетика, не являясь абсолютно безопасной, вопреки частому заблуждению, гораздо безопаснее других видов энергетики.

В настоящий момент на российском энергетическом рынке структура установленной мощности соответствует распределению: тепловые электростанции (67,7%), гидроэлектростанции (19,9%), АЭС (12%), ветровые электростанции (0,3%), солнечные (0,1%). На ТЭС приходится свыше 67,7% выработки электроэнергии, на ГЭС - 9,36%, АЭС - 25,22%, ВИЭ - 0,12%.

Себестоимость 1 кВтч на основе ВИЭ в России высокая. Тем не менее, у этого сектора электроэнергетики есть свои плюсы: «зелёная генерация» относится к неисчерпаемым ресурсам, удовлетворяет требованиям климатической повестки и целям углеродной нейтральности, может участвовать в международных инвестиционных программах, позволяет наращивать производственные компетенции в инновационной наукоёмкой отрасли, создаёт новые профессии и новые рабочие места, обусловливает экспортный потенциал России на весьма продвинутых международных рынках ВИЭ-энергетики.

Очевидно, что тренд на декарбонизацию для России означает пересмотр основ и существующего уклада не только в энергетическом комплексе страны. Чтобы избежать (минимизировать) негативных эффектов, характерных для любой революции, Правительство РФ предлагает поступательную стратегию с чётким определением приоритетов и целей, но не чётким планом действий.

Бизнес готов продолжать наращивание мощностей и компетенций в сфере новой энергетики, диверсифицируя свои портфели в пользу зелёной энергетики.

Наука, представленная Российской Академией наук (РАН), выражает озабоченность (как и положено науке – предвидеть и предостеречь) по таким вопросам как (1) целостный подход к внедрению инновационной энергетики в России – указывает на необходимость формированияузлов спроса на водородную энергетику внутри страны, понимая под этим не только готовность потребителей платить за более дорогую электроэнергию, но и способность перестроить свои потребительные мощности под новый энергоноситель, а также трансформировать стереотипы потребительского поведения, известно, что «переключение» в потреблении может стать серьёзным препятствием в развитии и распространении технологии; (2) защита суверенитета страны, в том числе, технологического - поддержка «зелёного перехода» и формирование внутреннего спроса обеспечит России не готовящийся экспорт технологий, а коммерциализацию имеющихся технологий, наработанных страной, внутри страны и для нее.

Регуляторная проблематика переходного периода в энергетическом секторе развивается вместе с технологиями производства зелёной энергии, отвечая на конфликты заинтересованных сторон в формировании новых рынков, конкуренцию различных видов генерации и внутритопливную конкуренцию, стимулируя НИОКР и спрос, мотивируя бизнес к долгосрочным инвестициям, сглаживая торговые противостояния и др. В этом сложном многомерном процессе России важно найти своё место и внести свой вклад в решение таких вопросов как (1) научное обоснование классификации промышленного водорода и формирование терминосистемы водородной энергетики с однозначным понятийным аппаратом, исключающим двусмысленность и подмену смыслов; (2) международное признание устойчивости атомной энергетики; (3) вывод из дискриминационного режима технологий производства водорода из метана и закачивания в глубинные пласты СО2; (4) отказ от отраслевых санкций (например, в угольной генерации); (5) отказ от избирательности и протекционизма в принятии решений по декарбонизации энергетики.

Наиболее важным элементом регуляторной проблематики в секторе является обеспечение безопасности процессов производства, транспортировки и использования водорода. Широкомасштабное использование водорода несёт колоссальные риски для общества (В. И Литвиненко, 2020). Необходима разработка жестких требований, стандартов и нормативов, обеспечивающих безопасность с учётом свойств водорода как химического элемента и его технических и технологических возможностей в промышленном производстве, эксплуатации, транспортировке. Увеличение концентрации водорода в транспортируемой смеси усиливает взрывоопасность. Высокая проницаемость водорода определяет требования к сварным швам и герметичности соединений. При длительном хранении сжатый водород способен улетучиваться даже из герметичных резервуаров. Способность водорода проникать через нагретый металл создает трудности и опасности в работе с ним при высоких температурах и давлениях. При транспортировке жидкого водорода трудно поддерживать низкую температуру, обеспечивающую стабильность требуемого состояния. Взаимодействие водорода с металлом запускает процесс сульфидного коррозионного растрескивания. Парциальное давление водорода взаимосвязано с процессом водородного охрупчивания - ускорения диффузии водорода в сталь.

Разработка добротных стандартов и жёстких правил для водородных цепочек электроснабжения значительно снижает риски аварий, скорый износ водородной инфраструктуры, оптимизирует КПД системы. Роль и значение отечественной науки в этих вопросах позволит избежать фрагментарности оценок, искажения ожиданий, реалистичности планов и целесообразности затрат.

Участие в венчурном проекте глобального перехода к водородной энергетике потребует от России сосредоточить усилия на достижении долгосрочных целей по климату, безопасной и эффективной энергетике, а также устойчивой добротной собственной экономике. России нужен кратный запас прочности для удержания своих позиций в мире¹².
¹ А. Новак, Заместитель Председателя Правительства Российской Федерации, ПМЭФ-2021

² А. Дюков, Председатель правления ПАО «Газпром нефть», ПМЭФ-2021

³ Э. Форрест, Председатель совета директоров, Fortescue Future Industries, ПМЭФ-2021

⁴ В. И. Литвиненко, ректор Санкт-Петербургского горного университета, 2020

⁵ А. Новак, Заместитель Председателя Правительства Российской Федерации, ПМЭФ-2021

⁶ А. Дюков, Председатель правления ПАО «Газпром нефть», ПМЭФ-2021

⁷ А. Дюков, Председатель правления ПАО «Газпром нефть», ПМЭФ-2021

Э. Форрест, Председатель совета директоров, Fortescue Future Industries, ПМЭФ-2021

⁹ В. Евтушенков, Председатель совета директоров, АФК «Система», ПМЭФ-2021

¹⁰ А. Новак, Заместитель Председателя Правительства Российской Федерации, ПМЭФ-2021

¹¹ Д. Мантуров, Министр промышленности и торговли Российской Федерации, ПМЭФ-2021

¹² К. Косачёв, Заместитель Председателя Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации, ПМЭФ-2021