Роль природного газа в водородной энергетике

О.Е. Аксютин, заместитель председателя правления ПАО «Газпром» – начальник департамента, главный исполнительный директор, член совета, директоров компании South Stream Transport B.V., член-корреспондент Российской академии наук, д-р. техн. наук

Текущий год является крайне важным для тематики развития использования водорода. Во всем мире наблюдается рост интереса к водородной энергетике. Формируются условия для реализации водородного потенциала в качестве решения в области производства чистой энергии.

Важную роль в процессе распространения водородной энергетики и декарбонизации мировой экономики играет природный газ. Значимость природного газа в предотвращении и сокращении выбросов СО2 очевидна. На глобальном уровне увеличение потребления природного газа позволило не допустить выбросов почти трех миллиардов тонн диоксида углерода в период с 2000 года по настоящее время.

В этой связи показателен пример Российской Федерации. На сегодняшний день отечественная энергетика – одна из самых низкоуглеродных в мире в сравнении с другими крупными экономиками. Это обусловлено структурой источников выработки электрической энергии, где 48% приходится на долю природного газа.

Амбициозные цели в области улучшения климатической обстановки стимулируют поиск новых решений, в том числе в области водородной энергетики. Российской Федерации эта тема крайне близка во многом благодаря высокому уровню развития газовой отрасли, которая фактически является прародителем водородной.

По данным Международного энергетического агентства, доля природного газа при производстве водорода составляет 70%. Ежегодно в мире около 200 млрд куб. м природного газа используется в качестве сырья для производства водорода, и эта ниша использования природного газа имеет значимый потенциал.

В долгосрочном плане рассматриваются различные сценарии развития водородной энергетики, но однозначно ожидается рост относительно текущего потребления. В среднесрочном периоде до 2030 года годовое производство водорода вырастет по оценкам экспертов в два раза, к 2050 году – ориентировочно в восемь раз.

Учитывая данные тенденции, важность климатической тематики для европейских потребителей и потенциал природного газа, ПАО «Газпром» в рамках общественных дискуссий, организованных Европейской комиссией, подготовил трехэтапный сценарий сокращения выбросов парниковых газов на территории Европейского союза до 2050 года.

Сегодня в топливном балансе ЕС одну четверть занимает уголь. В качестве первого этапа предлагается перевод угольной тепло- и электрогенерации, а также моторного топлива на природный газ.

Второй этап предполагает применение метано-водородного топлива как одного из самых низкоуглеродных источников энергии. При этом будут задействованы существующая газовая инфраструктура и строящиеся объекты.

Третий этап – применение водорода, полученного из природного газа с помощью новых инновационных технологий без выбросов СО2 (крекинг, пиролиз, плазмохимия и др.).

Реализация предлагаемого подхода позволила бы обеспечить выполнение амбициозных задач ЕС по сокращению выбросов.

Транспорт и энергетика – эти области являются потенциально привлекательными для использования водорода. Однако процесс его внедрения в повседневную практику является весьма сложным и требует существенной, тщательно продуманной политической поддержки.

Большую популярность сейчас набирают электромобили на топливных элементах (FCEV – fuel cell electric vehicles). Преимуществом использования водорода в легковых автомобилях является возможность снижения стоимости топливных элементов, а также стоимости хранения водорода. Повышение экономической привлекательности позволит водородным автомобилям конкурировать с аккумуляторными электромобилями на дальности движения от 400 до 500 км и рассчитывать на внимание потребителей, которым важна дальность пробега.

сегменте грузовых автомобилей главным фактором конкурентоспособности является снижение отпускной цены водорода. На ранних этапах развития рынка водородного топлива целесообразно строительство водородных станций на территории транспортных компаний, имеющих централизованную сеть логистических маршрутов (с центральным хабом). Такой подход позволит максимизировать степень загрузки заправочных станций, что создаст инвесторам условия для развития рынка с нуля.

Существуют объективные предпосылки для использования водорода при морских и авиационных перевозках. Аммиак и водород обладают потенциалом для решения экологических задач в судоходстве, однако стоимость их производства высока по сравнению с топливом на основе нефти. Жидкое топливо на основе водорода является потенциально привлекательным вариантом для авиации за счет более высокой энергоемкости, при этом влечет и потенциально более высокие затраты. Политическая поддержка низкоуглеродной продукции имеет решающее значение для перспектив водородного топлива в сегменте морских и авиационных перевозок.

ПАО «Газпром» реализует пилотные научно-технические проекты по водородной тематике, демонстрируя возможности природного газа для низкоуглеродного будущего:

1. Производство и использование метано-водородных смесей для собственных энергетических нужд в целях снижения углеродного следа наших поставок газа;
2. Разработка инновационных технологий производства водорода из природного газа без выбросов СО2 на основе пиролиза, крекинга в жидких металлах и плазмохимии.

Для решения поставленных задач задействованы ведущие российские университеты и институты Российской академии наук, а также зарубежные партнеры, в первую очередь – немецкие (Wintershall, Uniper, Linde, VNG и др.).

В настоящее время 95% водорода в Европе производится из природного газа. По оптимистичным прогнозам, ожидается рост потребления водорода в семь–восемь раз к 2050 году. Появляются новые сферы энергетического применения водорода: грузовой и пассажирский транспорт, отопление зданий, хранение и производство энергии.

Наиболее дешевым источником водорода в данном случае является природный газ, и он может полностью обеспечить любые потребности рынка водорода для энергетики и транспорта с учетом климатических целей ЕС. Поэтому формирование и поддержание необходимой инфраструктуры поставок сырья для его производства остается приоритетной задачей.

В рамках концепции ПАО «Газпром» ведется работа с отечественными и зарубежными партнерами как по вопросам снижения углеродного следа поставок российского природного газа, так и популяризации развития технологий производства водорода из природного газа. Другими словами, продвигается тезис: «Низкоуглеродные поставки российского газа для низкоуглеродного развития Европы».

Новые экспортные коридоры поставок газа морскими газопроводами («Северный поток» и «Турецкий поток») уже снижают углеродный след поставок в ЕС не менее чем на 20–30%, что в четыре раза меньше, чем углеродный след поставок СПГ из США (для сланцевого газа).