Возможности сотрудничества и пилотные проекты в сфере развития водородной энергетики

Водородные проекты в России сегодня находятся на ранней стадии развития. В 2019–2020 годах в данном направлении был достигнут значительный прорыв: активизировалось сотрудничество как на уровне государств, так и с иностранными компаниями, на базе научных институтов создаются центры развития технологий. При участии четырех крупнейших нефтегазовых и энергетических компаний планируется реализовать несколько пилотных проектов: создание установок низкоуглеродного производства водорода, разработка и испытание газовых турбин на водородном топливе, изготовление опытного образца железнодорожного транспорта на водороде и производство водорода на базе АЭС.

Минпромторг :: Атлас российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака

Направления сотрудничества в сфере развития водородной энергетики

Консорциум «Технологическая водородная долина»

6
институтов РАН

Томский политехнический университет
Институт катализа СО РАН
Институт проблем химической физики РАН
Институт нефтехимического синтеза РАН
Самарский государственный технический университет
Сахалинский государственный университет

Консорциум был создан в ноябре 2020 года по инициативе ведущих вузов и академических институтов, работающих по всей цепочке водородных технологий: от получения до использования. Консорциум планирует налаживать сотрудничество с крупнейшими компаниями России. В 2021 году участники подготовят дорожную карту для дальнейшей работы по результатам первой конференции, проведенной в декабре 2020 года. На базе консорциума и при поддержке Минпромторга России, Российской академии наук и мэрии Москвы планируется формирование федерального центра развития технологий для водородной энергетики в Черноголовке.

Сахалинский водородный кластер

Сахалинский государственный университет
Правительство Сахалина
Российская академия наук
Рабочая группа НТИ «Энерджинет»
РЖД
Росатом
Трансмашхолдинг

Для реализации пилотных проектов на базе Сахалинского государственного университета создается центр компетенций. В задачи центра входят подготовка молодых специалистов и профессиональная переподготовка кадров, мониторинг результатов проектов, а также развитие специализированных полигонов.

Результатом работы кластера станет создание энергетической, транспортной и образовательной инфраструктуры на территории региона: применение водорода для автономного энергообеспечения, использование водородных топливных элементов для железнодорожных поездов, формирование комплексных водородных технологий.

Межстрановое сотрудничество

Внешнеторговая палата создала рабочую группу по водороду. В ее рамках крупные российские и немецкие компании работают над всеми этапами процесса: от производства и транспортировки до потребления и использования водорода с целью создания водородного рынка.

Южная Корея приняла решение о формировании специального фонда для сотрудничества с Россией в области водородной энергетики. Кроме того, Республика Корея является официальным партнером проекта Международной арктической станции «Снежинка» – автономного комплекса в ЯНАО, создаваемого на базе ВИЭ и водородной энергетики и планируемого к открытию в 2022 году для тестирования и демонстрации природосберегающих технологий.

АО «Русатом Оверсиз» и Агентство по природным ресурсам и энергетике японского Министерства экономики, торговли и промышленности подписали в 2019 году в Токио соглашение о сотрудничестве в сфере совместной разработки в 2020–2021 годах технико-экономического обоснования пилотного проекта экспорта из России в Японию водорода, произведенного методом электролиза.

Партнерство с зарубежными компаниями

Wintershall Dea совместно с Газпромом работает над технологией производства водорода в рамках программы научно-технического сотрудничества. В частности, идет совместная разработка технологии пиролиза метана.

В феврале 2021 года «Роснефть» и ВР заключили соглашение, направленное как на взаимную поддержку углеродного менеджмента и устойчивого развития, так и на развитие водородного бизнеса. Партнеры планируют вместе изучить перспективы новых проектов.

РОСНАНО и «Энел» планируют реализовать проект по выпуску «зеленого» водорода на базе ветряных электростанций в Мурманской области. Предполагаются производство 12 тыс. т водорода в год и его последующий экспорт в ЕС. Стоимость проекта оценивается в 320 млн долл. США. Производство водорода могло бы решить вопрос профицит электроэнергии в регионе.

В феврале 2020 года подписано соглашение о стратегическом сотрудничестве между компанией «Новатэк» и итальянской Nuovo Pignone (в составе Baker Hughes), в рамках которого стороны договорились приступить к реализации проекта по переводу турбин на работу на водородсодержащих смесях топливного газа.

«Новатэк» и немецкая Uniper подписали соглашение о сотрудничестве в области производства и поставок водорода. Стороны намерены совместно развивать производство, транспорт и поставки водорода, в том числе на электростанциях Uniper в России и Западной Европе.

Шаги по развитию и внедрению проектов в сфере водородной энергетики

Источник: IEA, VYGON Consulting

Пилотные проекты водородной энергетики в России

спроса на водород в Японии к 2030 году

30–40 %

промышленное производство к 2030 году

180 тыс. т Н₂ в год

Выстраивание кооперации для формирования локальных проектов

Создание технологий и оборудования

Восточный водородный кластер

Западный водородный кластер

Проработка пилотных проектов по экспорту водорода

Сооружение головной АЭТС к 2030 году. В августе 2018 года Росэнергоатом заключил контракт с «ОКБМ Африкантов» на обоснование разработки проектных предложений по энергоэффективному и экологически чистому промышленному производству водорода на АЭТС
Проработка концепций восточного и западного водородного кластеров
Создание линейки электролизеров
Совершенствование технологий конверсии метана
Перевод поездов на водород. В сентябре 2019 года подписано соглашение между Росатомом, РЖД и Трансмашхолдингом о сотрудничестве по проекту организации железнодорожного сообщения с использованием поездов на водородных топливных элементах, где Росатом выступит в качестве поставщика водорода и топливных элементов
Строительство полигона на Сахалине в 2024 году. Первостепенная задача — создание поездов на водородной тяге на базе российского поезда РА-3 и инфраструктуры производства и поставки водорода.
Запуск к 2024 г. пилотного проекта по производству «зеленого» водорода методом электролиза воды на базе электроэнергии Кольской АЭС с целью локального потребления и экспорта в страны ЕС.
Мощность промышленного производства к 2030 году до 80 тыс. т H₂
Экспорт водорода в Японию. В сентябре 2019 года «Русатом Оверсиз» и Агентство по природным ресурсам и энергетике Японии подписали соглашение о сотрудничестве в сфере разработки в 2020–2021 годах ТЭО пилотного проекта экспорта водорода из России в Японию.

снижение выбросов CO₂

30 %

снижение выбросов NO_X и СО₂

до 5 раз

Создание технологий и оборудования

В 2021 году Газпром планирует разработать и испытать газовую турбину на метано-водородном топливе.
Реализуются два инновационных проекта в Самаре и Уфе по получению метано-водородной смеси в качестве топливного газа для ГПА на основе адиабатической конверсии метана. Следующий шаг – организация блочно-комплектного исполнения оборудования по производству метано-водородного топлива и его унификация для серийного производства и тиражирование технологии на объектах Газпрома.
Ведется работа над созданием полностью безуглеродных технологий производства водорода из природного газа. В качестве перспективной рассматривается инновационная технология разложения природного газа в неравновесной низкотемпературной плазме на водород и углерод.
Реализуется международный научно-технический проект совместно с немецкими и австрийскими компаниями по проверке возможности безопасного хранения метано-водородных смесей в ПХГ.

производство к 2025 году

12 тыс. т Н₂ в год

Производство «зеленого» водорода

Производство «зеленого» водорода с помощью электролиза в г. Мурманск с использованием электроэнергии Кольской ВЭС при участии Enel и других партнеров.
Экспорт водорода в ЕС.

водорода при переработке 1 млрд м³ газа

1 млрд м³

ароматики при переработке 1 млрд м³ газа

0,5 млн т

Создание технологий и оборудования

В конце 2020 года ученые исследовательского центра «РН-ЦИР» в составе «Роснефти» разработали технологию ароматизации метана, которая позволяет одновременно получать из природного и попутного нефтяного газа водород и ароматические нефтехимические продукты.
Проработка возможностей минимизации углеродного следа при производстве водорода на НПЗ в России.
Оценка применимости технологий улавливания для производства «голубого» водорода на всех НПЗ с учетом логистических и экономических преимуществ.

суммарное производство к 2025 году

до 18 тыс. т Н₂ в год

Производство водорода на действующих ГЭС

Перспективные проекты производства водорода

Проекты производства «зеленого» водорода / аммиака методом электролиза с использованием электроэнергии ГЭС объемом производства:
4,2 тыс. тонн H2 в год в г. Иркутск с использованием энергии Иркутской ГЭС
- 3 тыс. тонн H2 в год в г. Братск Иркутской области с использованием энергии Братской ГЭС
- 5,4 тыс. тонн H2 в год в г. Усть-Илимск Иркутской области с использованием энергии Усть-Илимской ГЭС
- 5,2 тыс. тонн H2 в год в п. Каменный бор Республики Карелия с использованием энергии Ондской ГЭС.
Целевые экспортные рынки: Япония, Южная Корея, ЕС.
Проект производства «зеленого» водорода объемом 115,6 тыс. тонн H2 в год методом электролиза с использованием электроэнергии Мотыгинской ГЭС в Красноярском крае (новое строительство) или с использованием энергии ВЭС на полуострове Таймыр (новое строительство). Ориентировочный срок запуска проекта: 2030 год.

доля использования водорода в топливе ПГУ

до 60 %

Локальная водородная генерация

Проработка пилотных проектов по экспорту водорода

В конце 2020 года компания начала модернизацию одной из восьми газотурбинных установок SGT 800 (по 47 МВт каждая), установленных на ТЭС, которая снабжает электроэнергией завод «Ямал СПГ».
В январе 2020 года «Новатэк» и группа «НМЛК» (крупный потребитель газа) заключили меморандум о развитии технологий производства водорода и применения водородного топлива.
Проработка проекта строительства на полуострове Ямал (п. Сабетта) комплекса «Обский ГХК» переработки природного газа с производством водорода, аммиака и другой низкоуглеродной продукции с применением технологий улавливания и долговременного подземного хранения CO₂ объемом производства до 2,2 млн тонн продукции в год.
Строительство инфраструктуры для экспорта водорода / газохимии на рынки Европы и АТР.