Водородную энергетику многие страны рассматривают как ключ к достижению нулевых выбросов. И Россия не исключение: уже осенью завершатся работы над корпусом первого отечественного водородного поезда, который будет запущен на Сахалинской железной дороге в 2027 году. К 2035 году таких поездов в России будет уже 10: они легче, быстрее, дешевле и экологичнее привычных поездов. Вскоре в России могут появиться и водородные дроны, ракеты и даже летающие такси. Подробнее о развитии водородной энергетики — в материале «Газеты.Ru».
Переход на зеленый
Использование водорода в качестве источника энергии становится все более актуальным в условиях изменения климата, нестабильности на рынках энергоресурсов и постепенного перехода к использованию низкоуглеродных технологий.
Доля России в мировом производстве водорода составляет 7%. Этот показатель обеспечивает стране пятое место в списке отраслевых лидеров — Китая, США, Евросоюза и Индии. Перспективы развития водородной энергетики в России определены в «дорожной карте» до 2030 года, утвержденной правительством РФ совместно с Газпромом и Росатомом.
В рамках этой дорожной карты предполагается запуск первого в стране водородного полигона для апробации технологий в Сахалинской области. В рамках десятилетия науки и технологий в этом регионе запустят водородный завод и два водородных поезда, а также переведут некоторые населенные пункты на водородные электростанции. Это особенно актуально для Курильских островов, где часто наблюдаются проблемы с электрификацией.
А в будущем возможно и появление водородных такси, беспилотников, ракет и морского транспорта. Кроме того, в регионе планируют экспортировать водород по стране и за рубеж.
Но начать развитие водородной отрасти решили с запуска водородных поездов в Сахалинской области.
«Почему выбрали именно Сахалин? Уровень углеродных выбросов в регионе является одним из самых высоких в России, что отражает особую потребность в реализации на территории острова проектов устойчивого природопользования и отработки внедрения самых передовых «зеленых» технологий. Водородная энергетика считается зеленой, потому что зеленый водород получают с нулевым выбросом СО2. Это происходит методом электролиза воды, при этом электричество, необходимое для процесса, получают из возобновляемых источников энергии, например, через солнечные батареи. Таким образом, в процессе производства не образуется парниковых газов — только водород и кислород», — рассказал «Газете.Ru» руководитель АНО «УК Восточный водородный кластер» Андрей Горбунов.
Сахалин на водороде
«Разработка такого транспортного средства — это экспериментальный проект, который в случае успешного прохождения испытаний будет масштабирован на другие регионы. Мы являемся участниками пилотной программы по достижению углеродной нейтральности. Все мероприятия, проводимые в рамках этой программы, будут способствовать улучшению условий жизни и снижению выбросов CO2. В настоящее время мы реализуем экспериментальный проект по созданию поезда, работающего на водородном топливе. В сентябре планируется осмотр корпуса этого локомотива. В следующем году планируется его комплектация, завершение строительства и доставка на территорию региона для проведения опытных испытаний», — рассказал «Газете.Ru» председатель правительства Сахалинской области Алексей Белик.
В 2027 году будет запущена опытная эксплуатация двух поездов, а в 2029 году составы начнут коммерческие перевозки.
«В выхлопах водородного поезда содержится только конденсированная вода в виде пара, которая и так присутствует в окружающей среде. Он более комфортный и легкий, чем классические составы. Это что-то среднее между современным трамваем и поездом. По скоростным характеристикам они не уступают существующим поездам, так как у нас есть определенные ограничения по скорости. Железные дороги не рассчитаны на высокие скорости, поэтому мы ограничены в этом аспекте, однако если заменить все полотно, то и поезда можно будет ускорить в перспективе», — рассказал Горбунов.
Протяженность железной дороги на Сахалине составляет около 800 км, водородный поезд из трех вагонов может с одной заправки проехать до 400 км, то есть поезду нужны две заправки.
«Для оптимизации маршрутов необходимо создать удобные заправочные комплексы, что является второй частью нашего плана. Нужно сформировать удобную сеть заправок, чтобы поезда можно было заправлять на базовой площадке и в случае необходимости — на конечных станциях. В этом плане РЖД и министерство транспорта активно участвуют в проекте. Заправлять поезда планируется сжиженным водородом, который будет производиться на водородном заводе», — рассказал директор АНО «УК Восточный водородный кластер».
Цель — 100 тыс. тонн водорода в год
Одна из главных частей водородного эксперимента, без которой поезд не поедет, — это создание водородного завода. Он будет запущен в 2029 году вместе с поездами. Завод будет производить до 5 тыс. тонн водорода в год вместо задуманных 100 тыс. тонн. Пока это среднетоннажное производство, необходимое для коммерческого запуска водородного поезда. Но в будущем производство можно будет увеличить.
«Изначально завод должен был быть запущен в 2024 году. Проект был ориентирован на экспорт, и основными потребителями должны были стать развитые страны, такие как Япония и Южная Корея. Однако в связи с изменением политической и экономической ситуации возникли определенные барьеры, и сейчас проект приостановлен. Но после окончания СВО и если все эти барьеры будут преодолены, то мы расширим производство до изначальных 100 тыс. тонн водорода в год, предназначенных для экспорта в страны с уже сформированными рынками, такие как Япония и Южная Корея, которые потребляют миллионы тонн водорода», – рассказал Горбунов.
Завод должен обеспечить достаточным количеством водорода не только Сахалин и Курилы, но и другие регионы Сибири, Дальнего Востока и Арктики, в которых также есть проблемы с электрификацией.
«В нашем регионе рынок водорода только формируется. Мы начинаем его создание с небольших проектов, таких как развитие транспорта и малых энергосистем, которые требуют гораздо меньше водорода. Например, для поездов потребуется от 2 000 до 5 000 тонн водорода в год, поэтому для их нужд не нужно строить большой завод. Водородный кластер, включающий Сахалинский университет, правительство и партнеров из Томска и Москвы, работает над созданием среднетоннажного производства водорода. Это позволит нам с 2029 года полноценно обеспечивать потребности рынка», — рассказал Горбунов.
На заводе будет применяться технология паровой конверсии метана, которого в регионе достаточно. Работает это так: метан реагирует с водяным паром при высокой температуре (700–1100 °C) и давлении в присутствии катализатора. В результате образуется водород и монооксид углерода, который проходит повторную обработку с образованием дополнительного водорода.
Это позволит достичь оптимальной себестоимости водорода и сделать железнодорожные перевозки экономически выгодными. В будущем планируется замена всего парка дизельных локомотивов в регионе на водородные.
«В регионе есть потребность до десяти таких пассажирских поездов, которые полностью обеспечат все маршруты, включая новые, если они появятся. Это может произойти уже в 2035 году. Мы также рассматриваем возможность перевода грузовых локомотивов на водородное топливо. Есть несколько вариантов, которые мы изучаем», — рассказал Горбунов.
Кроме того, когда будет произведена масштабная замена парка поездов, планируется масштабировать технологию на другие регионы Сибири, Дальнего Востока и северной части страны.