Навстречу водородной экономике

Какие водородные технологии Росатом предлагает внешнему и внутреннему рынку

Вице-президент по маркетингу и развитию бизнеса АО «Русатом Оверсиз» Антон Москвин рассказал «Вестнику атомпрома» о целях и задачах Росатома в реализации пилотных водородных проектов, существующих рисках и способах их преодоления, а также о том, что происходит на внешнем и внутреннем рынке в условиях вероятной смены технологического уклада экономики.

— Антон Валерьевич, каковы приоритетные задачи Росатома в водородном проекте Сахалинской области?

— В проекте создания водородного производственного комплекса на Сахалине Росатом выступает сразу в трех ролях — девелопера, инвестиционного и технологического партнера. Здесь мы стремимся сформировать полноценный кластер для реализации разных проектов в области водородной энергетики, а точнее, водородной экономики: энергетика лишь одна из возможных отраслей применения водорода. Мы также планируем сформировать круг потребителей в транспортном секторе и промышленности. В апреле текущего года было заключено соглашение с правительством Сахалинской области и Министерством по развитию Дальнего Востока и Арктики о создании и развитии водородного кластера, но работа по запуску первых водородных проектов на Сахалине началась с подписания в 2019 году соглашения между Росатомом, ОАО «Российские железные дороги», АО «Трансмашхолдинг» и правительством Сахалинской области. Мы договорились о реализации пилотного проекта применения водорода на железнодорожном транспорте. Предварительный анализ показал, что запуск проекта технически осуществим и может обеспечить вклад в климатическую программу Сахалинской области, в перспективе значительно сократив объемы перевозок с применением дизельных поездов. Необходимо отметить, что на первых этапах потребуется государственная поддержка. Прежде всего речь идет об использовании действующих бюджетных механизмов. Их немало: механизмы режима территорий опережающего развития, программы Минпромторга и других институтов развития. Рассчитываем также на перечень мер, который разрабатывается в рамках правительственного плана развития водородной энергетики в РФ. Задача следующей фазы — подготовка полноценного инвестпроекта, прохождение комитетов в Росатоме и затем выход на проектирование и строительство, запуск в эксплуатацию всей инфраструктуры для производства, транспортировки и хранения водорода. Это целый комплекс задач.

Пилотный проект водородного поезда на острове Сахалин

Цель проекта — организация ж/д сообщения с использованием поездов на водородных топливных элементах на острове Сахалин

2019 — подписание соглашения о сотрудничестве и взаимодействии по проекту
2024 — ввод В-поезда в эксплуатацию

Участники:
Росатом, РЖД, ТМХ, правительство Сахалинской области

2 водородные заправки — в Южно-Сахалинске и Холмске
7 водородных поездов — 5 двухвагонных и 2 трехвагонных

224 т/год
предполагаемая потребность в Н2

305 км
среднесуточный пробег поезда

243 000 человек
пассажиропоток в год

630 000 км
Общий пробег парка в год

— Пилотный проект в Российской Федерации
— Вклад в климатическую программу Сахалинской области
— Отработка использования водородных технологий на железнодорожном транспорте

Не менее важный и перспективный проект на территории Сахалина — организация крупнотоннажного производства водорода в рамках кооперации с компанией Air Liquide. На первом этапе планируется производство порядка 30 тысяч тонн водорода в год; запуск завода рассчитываем осуществить в конце 2024 года и выйти на регулярные поставки в 2025 году. Мы завершили проработку предварительного технико-экономического обоснования (ТЭО) проекта и начали работу над полноценным ТЭО. Второй этап — реализация масштабного производства (до 100 тыс. тонн). Планируется развитие как внутреннего рынка потребления водорода на территории Сахалина, так и инфраструктуры и логистических решений для экспорта водорода в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.

Ко времени выхода на вторую очередь проекта рассчитываем на значительные объемы использования технологий Росатома. Но уже на первом этапе, на котором возможно применение решений таких отраслевых компаний, как «Атомэнергомаш», ТВЭЛ и других, ожидаем заказы на различное теплообменное, емкостное и прочее оборудование.

Отмечу, что предприятие Росатома АО «НИИ НПО «ЛУЧ» ведет разработку собственной технологии конверсии метана. Мы договорились с коллегами, что по мере готовности работ обеспечим применение этой технологии в коммерческих проектах.

Одним из значимых элементов технологической цепочки также станут технологии улавливания и утилизации углекислого газа для производства низкоуглеродного водорода, мы должны обеспечить их использование в своих пилотных проектах. На первых этапах планируем применять технологии Air Liquide для улавливания CО2, а также решения российских партнеров для его утилизации.

Проект строительства завода по производству водорода на острове Сахалин

Остров Сахалин — уникальное место для организации производства водорода, локализации лучших технологий и реализации коммерчески эффективного экспортного проекта

Ключевые параметры проекта:
Производство низкоуглеродного водорода методом паровой конверсии метана с улавливанием CO2. как для локального потребления, так и для экспорта
Объемы: 30 000 тонн водорода в 2024 году и до 100 000 тонн в 2030 году
Инвестиционный и технологический партнер — компания Air Liquide

Преимущества площадки на о. Сахалин:
Поддержка на уровне правительства области
Доступ к ресурсам, наличие природного газа
Политика региона по достижению углеродной нейтральности
Близость к рынкам сбыта (страны АТР)
Наличие инфраструктуры (глубоководный порт Корсаковский)

Рассматривается ли электролизная технология производства — для освоения «зеленой» специфики?

— На Сахалине выбор был сделан в пользу парового риформинга с дальнейшим улавливанием углекислого газа. Это решение во многом экономическое, продиктованное параметрами спроса на зарубежных рынках. Сейчас одна из важнейших задач для нас — выбрать эффективное решение для долгосрочной утилизации углекислого газа. В мире есть лишь несколько подобных пилотных проектов. Если говорить об электролизе, то в первую очередь надо упомянуть проект по производству водорода на Кольской АЭС. Говоря о сегментации водорода, мы считаем крайне важным исходить не из цветовой гаммы, а из понятия низкоуглеродности производства, характеризующегося объемом выбросов углекислого газа на единицу произведенного водорода. Многие страны в своих формальных документах сегодня придерживаются именно этого подхода. Такой подход должен также обеспечивать технологический нейтралитет при определении источников энергии для производства водорода. Только так мы сможем обеспечить наиболее эффективную производственную базу для новой водородной экономики.

— Есть ли другие водородные транспортные проекты с участием Росатома помимо запуска водородных поездов на Сахалине?

— Сейчас у нас подписаны два соглашения с ведущими автопроизводителями — ПАО «КАМАЗ» и «Volvo Group Россия», а также с Корпорацией развития Дальнего Востока и Арктики и Корпорацией развития Сахалинской области, которые создают возможности для развития экологичного транспорта на водородных топливных элементах и сопутствующей топливозаправочной инфраструктуры на Сахалине. КАМАЗ представил образцы техники на водородных топливных элементах, первая партиях транспортных средств может быть выпущена уже в 2023 году, после прохождения сертификации. К этому моменту должны быть готовы и заправочные комплексы, для чего могут быть привлечены ресурсы Росатома.

— Известно, что другие вызовы — это огромная летучесть, агрессивность и взрывоопасность водорода, поэтому транспортировка крупных объемов водорода также сложна. Как планируется решать эти задачи?

— Одной из шести ценностей Росатома является безопасность, и ей уделяется самое пристальное внимание. Вопросы транспортировки водорода мы сейчас прорабатываем с японской стороной; один из вариантов — перевозка сжиженного водорода на специальных судах. Для этого понадобится создать всю необходимую инфраструктуру, включая специализированный морской терминал и танкерный флот, обеспечить производственные мощности по сжижению водорода. Совместно с японскими партнерами мы рассмотрели различные сценарии и сейчас финализируем наши результаты.

Также мы изучаем возможность транспортировки водорода в химически связанном виде, например в форме аммиака. Эти технологии уже отработаны, а аммиак представляет самостоятельную ценность. Например, он служит основой минеральных удобрений, а его мировое производство достигает сотни миллионов тонн. Хотя пока рынок «зеленого» аммиака, в отличие от «голубого», при котором используется органическое топливо, еще не сформировался, он обладает большим потенциалом. Спрос на эти продукты в Азиатско-Тихоокеанском регионе растет, и мы также заинтересованы в развитии этого направления.

— Расскажите про развитие водородных технологий в регионе расположения Кольской АЭС.

— В регионе, где находится Кольская АЭС, на западе России, может быть создан полноценный водородный кластер. Концерн «Росэнергоатом» ведет работы по созданию производства водорода с применением электролизеров компании «Центротех», которая входит в структуру ТК «ТВЭЛ». Считаю, что в будущем на базе Кольской АЭС может быть создан крупный центр по производству низкоуглеродного водорода для локальных и экспортных целей.

Одним из перспективных направлений применения водорода видим запуск водоробусов для пассажирских перевозок в регионе, что обеспечит спрос на водород еще на раннем этапе развития кластера. При этом приоритетные для Кольской АЭС рынки сбыта — это, безусловно, экспорт в страны Евросоюза, а также использование водорода для целей декарбонизации промышленных предприятий Мурманской области.

Мы можем поставлять водород на экспорт в качестве сырья либо в составе востребованных синтетических соединений, которые пользуются спросом на европейских рынках. К слову, несмотря на отказ некоторых европейских стран от использования атомной энергии, мы находим в Европе надежных партнеров, которые заинтересованы в применении водорода, произведенного с помощью электроэнергии АЭС.

Проект по производству водорода на Кольской АЭС

Ключевые параметры проекта:
— Планируется сооружение стендового испытательного комплекса (СИК) по производству водорода и обращению с ним, а также системы сжатия или сжижения и транспортировки
Мощность СИК: 1 МВт (возможность расширения до 10 МВт)
Свободная мощность Кольской АЭС: 200 МВт, потенциал производства водорода — до 30 тыс. тонн
Срок ввода в эксплуатацию: 2023 год
Потребление: локальные проекты в РФ, включая декарбонизацию промышленных предприятий; экспорт в страны ЕС
Кольская АЭС располагает 4 реакторами ВВЭР-440 мощностью 440 МВт каждый
КИУМ — 60,9 % (2020 год)
— На СИК предполагается размещение электролизеров НПО «Центротех» (входит в контур управления Топливной компании «ТВЭЛ»)
Этап масштабирования — производство синтетических видов топлива на водородной основе в кооперации с немецкими партнерами

— Приоритетом является все-таки производство водорода для экспорта или внутреннего потребления?

— Эти процессы взаимосвязаны, внутренний рынок — основа для развития экспортных проектов. Важно определить и занять новые ниши. На наш взгляд, первым получит развитие транспорт. Следующим масштабным внутренним рынком станет промышленный сектор. У нас уже подписано соглашение с крупнейшим металлургическим холдингом «Металлоинвест», который выбрал стратегию декарбонизации своих предприятий и для этих целей планирует использовать низкоуглеродный водород. Сейчас мы ведем проработку предварительного ТЭО проекта, в который активно вовлечен электроэнергетический дивизион Росатома. Рассматриваются разные варианты производства водорода для нужд промышленных предприятий, в том числе электролиз в тандеме с электроэнергией АЭС. Объемы производства водорода для локальных нужд металлургических предприятий могут быть сопоставимы с объемами экспортных поставок. Госкорпорация может выступать в таких проектах в роли инвестора и поставщика водорода. Важным элементом нашей стратегии является реализация совместных проектов за рубежом, где рынок сейчас более развитый и пользуется государственной поддержкой.

В Европе сейчас активно приветствуются различные экологические программы и проекты с использованием водорода с минимальным углеродным следом. Это создает хорошие условия для отработки компетенций в инжиниринге и девелопменте проектов, что поможет Росатому выступить в дальнейшем в роли поставщика технологий, особенно в тех проектах, где госкорпорация также является инвестором. Первым из таких проектов может стать производство «зеленого» водорода для нужд одного из европейских нефтеперерабатывающих заводов. В зарубежных тендерах определяющим критерием при выборе поставщика является уровень выбросов углекислого газа на объем продукции — выбор делается в пользу решений с низкоуглеродными показателями. С одной стороны, это требует более высоких капитальных вложений, но при этом инвестор готов компенсировать до 60 % капитальных либо операционных затрат, если в результате будут достигнуты цели декарбонизации их производства. Это колоссальная поддержка для компаний, работающих на этом рынке, которая говорит о том, что климатические цели сегодня ставятся во главу угла.

— Какие риски подстерегают на водородном пути развития экономики?

— Есть множество рынков, как внешних, так внутренних. Первый вызов — подтвердить прогнозы, которые эксперты делают в отношении водородной энергетики. В целом высока вероятность, что они сбудутся, если придерживаться базового сценария. Уже выделены значительные инвестиции в эту отрасль, и многие страны пошли по пути развития водородной экономики. По нашим оценкам, в ближайшее десятилетие заданная динамика развития рынка будет сохраняться. В Европе уже сделаны огромные вложения в НИОКР, создается инфраструктура для транспортировки водорода через трубопроводы. Проекты в этой области должны выйти на окупаемость уже через 10–15 лет. Сегодняшние лидеры водородного рынка, такие как США, Япония и ряд стран Европы, десятилетиями получали поддержку для развития технологий и реализации пилотных проектов в сфере водородных технологий, России же предстоит еще многое сделать в этом направлении. Тем не менее на федеральном уровне сейчас прорабатываются программы поддержки этого сектора, регионы также могут стимулировать развитие водородных технологий на своей территории.

На ближайшем этапе для себя мы видим риски, связанные с конкуренцией в программах экспорта: могут появиться сильные игроки с низкими базовыми затратами. Например, Австралия, Бруней, Саудовская Аравия планируют поставки в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. В то же время у России, благодаря географическому расположению, есть большие преимущества с точки зрения логистики для перевозок водорода на европейские и азиатские рынки. С точки зрения технологических рисков следует принимать во внимание требования некоторых стран к «цвету» (то есть к технологии производства) водорода. Несмотря на то, что технология конверсии метана с улавливанием углекислого газа сегодня соответствует критериям экологов, ряд стран намерены использовать исключительно метод электролиза, что создает определенные ограничения. Это более дорогостоящая технология, и в этом случае европейская ветроэнергетика и солнечная генерация Ближнего Востока могут составить конкуренцию России.

Тем не менее такие страны, как Япония и Южная Корея, формируют программы с использованием «голубого» водорода. В приоритете — низкоуглеродный водород по доступной цене. Важная задача, стоящая сейчас перед Росатомом, — занять позиции на этих рынках, встроиться в международные цепочки поставок, получить необходимый опыт, понять нужды и реальные объемы спроса и развивать технологии исходя из потребностей рынка.

Водородный кластер на острове Сахалин

Крупный производственный водородный проект — основа для развития водородного кластера на острове Сахалин

— Каковы перспективы высокотемпературных реакторных технологий, есть ли им место в планах? Какова в целом политика Росатома в расчете на роль вендора технологий?

— В Росатоме исторически сформирован научно-технологический задел в сфере использования реакторных технологий для решения промышленных задач. Мы уже провели анализ рынка и достигли взаимопонимания с разработчиками по целевым показателям, технологическим и коммерческим параметрам по всей линейке оборудования, которое уже нами освоено. В целом они выглядят конкурентоспособными на мировом рынке и даже опережают наших конкурентов по некоторым позициям.

Мы параллельно разрабатываем и электролизеры, и установки паровой конверсии метана, так как обе производственные цепочки имеют спрос на рынке. Сейчас краткосрочная задача — вывести на рынок технологии и оборудование текущего технологического уклада. Помимо установок паровой конверсии метана и электролизеров, это емкости для хранения и транспортировки водорода, водородные топливные элементы для транспортного сектора. Более амбициозная задача — предложить рынку и отработать новые технологии, которые будут конкурентоспособны в будущем. Это пиролиз, высокотемпературный электролиз и различные решения в области топливных элементов.

Так, мы активно работаем над созданием высокотемпературного реактора с газовым охлаждением (HTGR), который позволит нам значительно снизить затраты на производство водорода. К особенностям высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, стимулирующих их применение в качестве энергоисточника при конверсии природного газа в водород, относят возможность генерации высокотемпературного тепла, передаваемого в технологический процесс, модульную конструкцию реактора, высокий уровень безопасности и маневренности.

До конца года мы рассчитываем провести глубокую проработку технологической стратегии на долгосрочную перспективу, в которой будут сформулированы приоритеты текущей программы и заделы на последующее опережение. Значительную роль в этом процессе будут играть программы технологической кооперации с российскими и зарубежными организациями, научными и инжиниринговыми центрами, организациями Российской академии наук, Курчатовским институтом и другими.