Промышленники Москвы готовятся к технологическому прорыву – внедрению водорода на транспорте. Для этого нужно решить множество нетривиальных инженерных задач
На конец августа электробусы в столице занимали примерно 5,5% маршрутов – свидетельствуют данные Росстата. Это практически соответствует среднеевропейскому показателю в 6%. Достичь его удалось благодаря планомерным закупкам такого вида городского транспорта: за три года правительству Москвы удалось довести их число на дорогах города до 700 единиц. В ближайшие четыре года столица закупит еще более 2,3 тыс электробусов, но в более долгосрочной перспективе автобусы на водородном топливе начнут наступать им на пятки.
Несмотря на то, что электрический транспорт сам по себе является гораздо более экологичной альтернативой машинам с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), их часто критикуют за три вещи. Во-первых, это электричество, которым заряжают батареи электротранспорта: в подавляющем большинстве случаев оно производится либо угольными, либо газовыми электростанциями. Во-вторых, сами литиевые батареи вызывают много вопросов: от экологичности их производства, до дальнейшей утилизации. Кроме того, возникают вопросы и к конечному КПД такого транспорта: по дороге от источника до электродвигателя теряется много электроэнергии как во время передачи, так и во время трансформации, происходящей во время зарядки – разрядки батареи.
Водородный транспорт в перспективе может решить эти проблемы, но на нынешнем технологическом уровне ключевым остается вопрос производства соответствующего топлива.
Сегодня водород используется преимущественно в технологических процессах, и по большей части его производят и потребляют на нефтеперерабатывающих и металлургических заводах. Он также пользуется спросах на предприятиях нефтехимии — при производстве аммиака, метанола. Но в качестве транспортного топлива водород сейчас почти не используется за очень редким исключением. При этом мировое потребление водорода составляет порядка 120 млн тонн в год. Из них только 5 млн тонн приходятся на Россию, а если смотреть шире — доля водорода в мировом энергобалансе блика к нулю. При этом само топливо при этом делится на несколько категорий.
«Когда мы говорим про "серый", "голубой", "бирюзовый" или "зеленый" водород — по сути это один и тот же химический элемент. В различные цвета он начал перекрашиваться вместе с переходом к декарбонизации, и экологи осознали, что выделяемый углекислый газ может нанести серьезный ущерб окружающей среде. Из-за этого начали отслеживаться все источники углекислого газа», — объяснил генеральный директор «Газпромнефть — Промышленные инновации» Михаил Никулин на лекции «Водородное топливо как будущее городского транспорта мегаполиса». Лекция прошла на территории центра современного искусства ВИНЗАВОД в рамках мультимедийной выставки «Открой Моспром. Механизмы большого города», рассказывающей о столичной промышленности.
Как известно, СО2 выделяется в том числе и при производстве «серого» водорода, в технологическом процессе которого присутствуют вода и метан газ — это самый распространенный способ его получения. Дальше появился «голубой» водород, который по сути производится так же, но при этом выделяющийся СО2 улавливается и впоследствии каким-то образом утилизируется. «Бирюзовый» водород производится методом пиролиза, то есть прямым разложением метана на углерод и водород — СО2 в таком случае вовсе не выделяется. И последний — «зеленый» — получается за счет электролиза воды с использованием возобновляемой энергии.
В столице собственное производство водорода есть: его получают на Московском нефтеперерабатывающем заводе (МНПЗ). Сейчас это «серый» водород: при выработке порядка 100 тыс. тонн этого газа, он практически полностью используется предприятием для гидроочистки бензина, дизеля и керосина, позволяя довести их до экологических стандартов Евро-5.
«Сейчас мы заняты проработкой промышленных способов производства «голубого» водорода и проектов по снижению его углеродного следа за счет улавливания и утилизации углекислого газа Следующий шаг – производство «бирюзового» водорода. Новые технологии откроют новые рынки для сбыта водорода, кроме потребления производимого нами же объема внутри предприятия. Среди перспективных направлений можно упомянуть использование его в качестве топлива для водородомобилей и водоробусов. Это зарождающаяся, но быстроразвивающаяся отрасль», — говорит Михаил Никулин.
Как отметила директор по исследованиям VYGON Consulting Мария Белова, у России уже есть опыт использования водородомобилей. Так, еще в период Олимпиады-80 в Олимпийской деревне курсировали гибридные «РАФики», которые в качестве топлива на холостом ходу и малых скоростях использовали водород. Правда, тогда он сжигался внутри того же ДВС, но в наши дни технологии шагнули далеко вперед.
«Столичные предприятия активно внедряют в производство зеленые технологии, а также ведут собственные разработки в этой области, в том числе в области "зеленых" источников топлива. Так, Московский НПЗ может стать площадкой для пилотирования промышленных технологий производства топливного водорода. А государственный научный центр «НАМИ», который также расположен в Москве, ведет разработку модификации автомобиля Aurus, работающего на водороде. В будущем экологичный автомобиль планируется запустить в серийное производство», — рассказывал недавно руководитель Департамента инвестиционной и промышленной политики г. Москвы Александр Прохоров.
В мире водородный транспорт постепенно находит свою рыночную нишу. Так, в японская Toyota уже запустила серийное производство водородомобиля Mirai. Но, по словам Марии Беловой, проблемой для массового распространения аналогов остается как стоимость авто, так и топлива для них — сейчас это слишком маленький рынок.
«Та же Toyota на водороде стоит 66 тыс. евро, будучи сопоставимой с автомобилем на ДВС за 20 тыс., но в Японии государство субсидирует их покупку, возвращая почти половину от уплаченной стоимости. Что касается топлива, исходя из немецкого опыта, в пересчете на километр оно получается почти в два раза дороже дизеля», — объясняет Белова.
Тем не менее, в Германии уже насчитывается порядка 90 заправок для личных водородных авто и еще около 10 — для коммерческого транспорта. Их стоимость за одну станцию при этом достигает до одного млн долларов.
СО2, улавливаемый при производстве «голубого» водорода, востребован при создании различны химических соединений — поликарбонатов, акриловой кислоты и прочих. С другой стороны, его можно закачивать в старые нефтяные месторождения, чтобы повысить их отдачу. Но с экономической точки зрения это нецелесообразно, ведь такой СО2 придется транспортировать из Москвы в восточные нефтяные регионы страны. Поэтому прорабатываются актуальным становятся технологии переработки в химическую продукцию и даже в строительные материалы.
Решив эту проблему, вполне возможно наладить производство водородного топлива для будущих столичных водоробусов. А в том, что будущее именно за ними — эксперты практически не сомневаются.
«Транспорт — это будущее. Мы все сейчас сталкиваемся с тем, что 60% потребления нефтепродуктов приходится на привычный транспорт. Сейчас ему на пятки наступают электромобили. Но водород тоже является перспективным топливом в этом плане, и если посмотреть на прогнозы уважаемых агентств, то многие из них ожидают, что к 2050-му водород займет до 10% доли в мировом энергобалансе», — говорит Мария Белова.
С точки зрения безопасности водоробусов, важно понимать, что передвигаться на нем не то же самое, что сидеть на «водородной бомбе». Ведь топливо не сжигается внутри ДВС, а используется в качестве топливного элемента, по сути — водородной батарейки для встроенного в автобус электродвигателя.
Поэтому эксперты уверены, что уже в ближайшие годы водоробусы появятся на столичных маршрутах, но только после того, как будут решены все элементы этой комплексной задачи. Для этого необходимо будет построить заправочную инфраструктуру и провести сертификацию такого вида транспорта. С производственной точки зрения, помимо поиска рынков для реализации СО2, останется найти способ безопасной доставки водорода непосредственно до заправочных станций.
«С точки зрения экологии за водородом будущее, вопрос лишь во времени. Чем больше стоимость СО2, чем больше запрос на качество жизни, тем быстрее настанет водородное будущее. Да, сейчас водород - это дорого, но, если инвестировать в технологические решения, это быстро станет дешевле, что показали электромобили, себестоимость которых за 5 лет снизилась вдвое», - отметила Белова