Производство водорода

Структура водородной энергетики

Спрос и предложение водорода в мире в 2018 году

Текущее состояние отрасли

В настоящее время значительную долю водорода в мире получают из ископаемого топлива. Так, по данным МЭА, в 2018 году на производство 67 млн т водорода (как основного продукта) было направлено около 275 млн т н. э. энергоресурсов — преимущественно природного газа и угля (прежде всего в Китае). Кроме того, около 48 млн т водорода было получено в качестве побочного продукта (каталитический риформинг на НПЗ, нефтехимический пиролиз, производство хлора и т. д.). На сегодняшний день около 90 % производимого водорода используется по месту его получения (то есть водород является промежуточным элементом производственной цепочки). Лишь 10 % объема водорода реализуется на рынке.

Менее 1 % текущего производства водорода приходится на зеленые технологии (ВИЭ и предприятия, оборудованные CCUS).

Основное применение водород находит в промышленности: мировой спрос на чистый водород (с содержанием незначительного количества прочих веществ) в 2018 году превысил 73 млн т, а потребление водорода со значительными примесями других газов составило 42 млн т.

Крупнейшими потребителями водорода в мире выступают нефтепереработка (33 % совокупного спроса), производство аммиака (27 %), и метанола (10 %), а также черная металлургия (3 %). При этом применение чистого водорода в качестве автомобильного топлива на сегодняшний день крайне невелико – менее 10 тыс. т.

Потенциал дальнейшего распространения водорода, в том числе в энергетике, в условиях набирающего силу тренда на декарбонизацию связывают с его дополнительными свойствами – отсутствием прямых выбросов вредных или парниковых газов и возможностью производства с опорой на низкоуглеродные источники энергии.

В настоящее время в России производится чуть менее 6 млн т водорода. В отличие от показателей общемирового спроса ключевыми российскими потребителями являются производители аммиака (свыше 50 % совокупного спроса).

Также крупными потребителями водорода являются нефтепереработка (19 % совокупного спроса) и производители метанола (12 %). Остальные объемы водорода используются в черной металлургии и в смесях с углеводородамив качестве топлива.

Как ожидается, что к 2030 году объемы производства водорода в России увеличатся более чем на 80 % – до 11 млн т в год. При этом значительно изменится структура спроса на внутреннем рынке: в связи с многократным ростом мощностей по производству метанола потребление водорода в этой отрасли увеличится почти на 2 млн т. Кроме этого, ожидается ввод новых аммиачных мощностей и установок гидроочистки и гидрокрекинга, что также потребует до 1,5 млн т водорода в год.

В будущем ожидается развитие ориентированного на экспорт производства водорода. Так, согласно Энергетической стратегии до 2035 года, Россия планирует экспортировать к 2024 году 0,2 млн т водорода, а к 2035 году – 2 млн т.

Хотя в недавнем прошлом производство водорода методом электролиза было менее экономически выгодным по сравнению с паровым риформингом метана, при снижении стоимости электроэнергии возобновляемых источников ситуация может существенно поменяться.

Сегодня одним из возможных направлений водородной энергетики является производство так называемого голубого водорода с использованием технологий парового риформинга природного газа с последующим улавливанием и утилизацией углекислого газа. Производство водорода с применением подобного подхода требует умеренных дополнительных инвестиций и может стать эффективным промежуточным решением на пути к полной углеродной нейтральности.