Введение

На сегодняшний день ТЭК (Топливно-энергетический комплекс) играет важную роль в развитии каждой без исключения экономики мира. Топливно-энергетический комплекс — это мощнейший двигатель любой страны, будь это развитая или развивающаяся страна, объединяющая группу отраслей, в основе которой лежит несколько этапов: добыча полезных ископаемых, переработка и транспортировка топлива, в том числе переработка электроэнергии и передача ее непосредственно конечному потребителю.

В виде системы взаимосвязанных и тесно взаимодействующих элементов включает в себя функционирующие отрасли топливной промышленности, представленные нефтяной, газовой и угольной промышленностью и электроэнергетикой. Структурные элементы ТЭК имеют также тесную взаимосвязь с энергетическим машиностроением, электротехнической и атомной отраслями.

Важно отметить задачи ТЭК, которые можно разделить на две составляющие: с одной стороны — это обеспечить население проживающее на территории данной страны и экономику всеми видами энергии,  с другой стороны — обеспечить бюджет страны за счет экспорта ведущих энергоресурсов, такими как нефть, газ и уголь.

Стоит также отметить, что в последнее время во всем мире акцент делается на изучение и разработку дальнейшей перспективы развития водородной энергетики [13, с.63]. Возникшая тенденция приобретает свою актуальность из-за перехода к низкоуглеродной энергетике, т. е. переход от невозобновляемых источников энергии (нефть, природного газа, угля) на водород. Данное вещество можно обнаружить повседневно с другими химическими соединениями, с такими как вода и органические вещества. Но, в природе в чистом виде данный вид энергии не существует, следовательно, извлекается он из других соединений с помощью различных химических методов.

Методологическая основа исследования

Использовались общенаучные методы исследования, такие, как методы системного анализа и исследования операций, метод сравнений и аналогий, метод обобщений.

Водород как перспективный источник энергии будущего

Сегодня водород принято считать, как самое энергоемкое и легкое вещество из всех представленных видов топлива, существующих на данный момент.

Считать водородное производство новой инновацией однозначно нельзя, поскольку он производился еще в советское время для получения химического соединения — аммиака, использовавшегося в качестве удобрения и использование которого до сих пор применятся.

Именно с тех пор, потребность человечества существенно увеличилась, как появилась перспектива перехода с углеводородной на водородную энергетику [11, с.87].

Однако, кроме производства (аммиака и метанола) водород активно используется в нефтеперерабатывающей сфере, а именно: при гидроочистке для удаления серосодержащих соединений и гидрокрекинге для повышения глубины переработки нефти, также увеличения спектра получаемых нефтепродуктов и их качества. Данный вид энергии находит свое отражение и в других областях: автомобильной индустрии, пищевой промышленности и в качестве ракетного топлива, при сварочных работах и т.д.

Применяя разнообразного вида технологии, водород можно получать на основе различных источников сырья. В настоящий момент времени приблизительно половина производимого водорода получают путем риформинга (конверсией) природного газа (метана, попутного нефтяного газа), 30% — риформинга нефти и жидких нефтепродуктов, 18% — газификацией угля и 4% — электролизом воды (процесс разложения воды под действием постоянного электрического тока на два компонента — кислород и водород).

По данным МЭА (Международного энергетического агентства) спрос на водородную энергетику увеличился более чем в три раза, начиная с 1975 года.

На Рисунке 1 представлена динамика потребления водорода в мире за несколько лет, начиная с 2000 по 2020 гг., а также прогнозируемая динамика в период до 2030 года, исходя из данных Национального Рейтингового Агентства.

Рисунок 1 — Динамика потребления чистого водорода и водорода в смеси в мире по сегментам производства, млн тонн

Источник:https://www.ranational.ru/sites/default/files/analitic_article/Hydrogen_0.pdf

Рассматривая направления использования водорода, необходимо сказать, что главными аспектами являются — нефтепереработка и химическая промышленность (для производства аммиака и метанола, а также производства других различных видов товара).

Тем не менее, исходя из прогнозов экспертов к 2030 году доля использования водорода значительно вырастет в транспортной индустрии, потребление которого составит около 14 млн тонн.

Как было отмечено ранее, водородная энергетика быстро набирает популярность на фоне развивающихся современных тенденций. Ключевыми программами интереса водород выступает:

1. необходимость обеспечения углеродной нейтральности;
2. постепенное снижение спроса на невозобновляемые энергоресурсы, другим словами традиционные;
3. увеличение доли возобновляемых источников энергии;
4. стремительное развитие транспортной сети (инфраструктуры);
5. развитие высококлассных профессиональных технологий;
6. освоение космической науки и др.

Вопросы касающиеся развития водородных технологий или постепенного перехода к водородной энергетике входят в энергетические стратегии практически всех заинтересованных стран мира.

На текущий момент времени глобальный рынок водорода как энергоносителя отсутствует. Однако в ближайшем будущем, с учетом активного развития технологий и расширения территориальной составляющей водородная энергетика сможет сформировать достаточно крупный рынок игроков [14, с.735].

Тенденция рынка данной сферы с учетом новых изобретений / новшеств может носить как глобальный характер развития от центров, где производится водород до центров потребления, так и локальный, при котором производство и потребление будут нацелены только в одних и тех же странах или небольших регионов.

Таким образом, на сегодняшнее время прогнозы развития мировой водородной энергетики и глобального рынка водорода имеют весьма высокую степень неопределенности и широкий диапазон оценок, обусловлено это не только экономическими, но и политическими факторами [9, с.63].

Факторы, влияющие на развитие водородной энергетики

Первым и наиболее значимым сдерживающим фактором развития мировой экономики являются технологии транспортировки и хранения водорода. На текущий момент времени данные технологии недостаточно отработаны в промышленности, а также содержат неудовлетворительные технико-экономические показатели, что приводит к увеличению стоимости водорода [12, с.1246].

Кроме того, серьезным сдерживающем фактором являются технологии улавливания, хранения, транспортировки и использования углекислого газа. Во время транспортировки чистого водорода по трубопроводам содержится риск охрупчивания, что приводит к разрушению труб и газоперекачивающихся агрегатов.

Третьим по значимости фактором воздействия на территории России и европейских стран является отсутствие единого нормативно-технического регулирования трубопроводной транспортировки метано-водородных смесей.

Ведущую роль к постепенному повышению возобновляемых источников энергии в мире приходится на расширение климатической повестки. С целью снижения антропогенного влияния на окружающую среду ведущие страны увеличивают их долю в энергобалансе.

Мировой и российский опыт развития водородной энергетики

Более 20 стран и объединений опубликовали свои стратегии, концепции и «дорожные карты» в сфере водородной энергетики.

Условно их можно разделить на три группы:

• Ориентированные на внутреннее производство и / или импорт водорода — страны Европейского союза (в частности, Германия), Япония, республика Корея и другие;
• Ориентированные на внутреннее производство и экспорт водорода — Россия, Австралия, Чили и другие;
• Ориентированные на внутреннее производство и потребление водорода — Великобритания, Китай.

Главными регионами спроса на водород являются две мировые державы — Китай и Германия. Китай — потенциальный лидер мировой водородной отрасли. Он относится к крупнейшим производителям водорода в мире (22 млн тонн), хотя доля чистого водорода в производстве составляет не более 3%. В долгосрочной перспективе Китай планирует повысить долю экологичного водорода до 70% и увеличить емкость внутреннего рынка водорода в 40 раз: с 44 млрд долл. в 2019 г. до 1,7 трлн долл. в 2050 г. Главная цель Правительства — это выполнение плана по достижению углеродной нейтральности к 2060 г.

Касательно Германии (флагмана европейского союза), внутренний спрос которой оценивается 3 млн т. к. 2030 г. из которых импорт придется всего лишь 2,6 млн т. планирует стать нетто-импортером водорода. По мнению экспертов за счет масштабного развития солнечной энергетики Марокко может стать крупнейшим поставщиком экологически чистого водорода для Германии. Главная цель — это выполнение плана по достижению углеродной нейтральности к 2045 г. Необходимый объем инвестиций: 2016-2026 гг. — €12,5 млрд. Правительство Германии выделяет 2 направления международного сотрудничества: страны ЕС и прочие страны, в том числе развивающиеся страны (страны Африки).

На ближайшие десять лет ряд стран (Япония, ЕС, Франция, Норвегия и другие) имеют действующие водородные стратегии. Главной задачей всех стратегий является увеличение производства и снижение себестоимости водорода независимо от способа его производства [10, с.12].

США, Великобритания, Южная Корея и Австралия на национальном уровне реализуют собственные стратегии и программы построения водородной энергетики и перехода к использованию водородного топлива в транспорте и электро- и теплоэнергетике.

Немаловажным является отложение проектов — переход от «голубого» водорода к «зеленому» до 2030 года.

В дополнение, МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии – мировой центр сотрудничества в ядерной области, содействующий применению безопасных, надежных и мирных ядерных технологий) оказывает поддержку странам, заинтересованным в производстве водорода, посредством различных инициатив, в том числе проектов координированных исследований и технических совещаний.

Для Российской Федерации развитие отечественной водородной энергетики  является естественным ходом развития науки и технологий и продолжением традиционного для нашей страны ресурсосберегающего подхода.

В 2021 году премьер-министр Михаил Мишустин заявил, что сегодня водородная энергетика стала одной из 42 стратегических инициатив по социально-экономическому развитию страны. К тому же Минэнерго разрабатывает соответствующую стратегию. В консорциуме по содействию этой работе вошли более 30 компаний из разных отраслей.

Правительство Российской Федерации вынесло распоряжение от 5 августа 2021 года, № 2162-р для утверждения прилагаемой Концепции развития водородной энергетики в Российской Федерации.

Согласно этой Концепции установленной Правительством Российской Федерации основными возможностями для России является применение водорода на внутреннем рынке, что приведет к привлечению инвестиций, снятию внешнеэкономических рисков и выполнению обязательств в области противодействия изменению климата.

В будущем приоритетными экспортными продуктами рассматриваются развитие транспорта, основанного на водороде, робототехники, локального производства и применения водорода (включая для энергоснабжения изолированных территорий), а также технологии топливных элементов, газовых турбин и других водородных энергетических установок.

По сравнению с другими странами Российская Федерация обладает значительными конкурентными преимуществами для производства и экспорта водорода.  В документе выделяются следующие конкурентные преимущества при производстве и потенциальном экспорте водорода:

1. для производства дешевого низкоуглеродного водорода необходим энергетический потенциал и значительные природные ресурсы;
2. осуществление строительных работ, генерирующие атомные электростанции, гидроэлектростанции и ВИЭ, при наличии недогруженных мощностей;
3. значительный опыт применения в промышленности технологий паровой конверсии метана и электролиза (нефтепереработка, химическая промышленность, электростанции);
4. развитая научно-техническая база, особенно в области технологий производства водорода из ископаемого сырья, атомной энергетики, электролиза воды и топливных элементов;
5. выгодное географическое положение, открывающее возможность для формирования цепочек водорода в крупнейшие прогнозируемые центры его потребления.

Для достижения поставленной цели: развитие отечественных технологий в сфере водородной энергетики и обеспечение конкурентоспособности экономики страны в условиях глобального энергетического перехода необходимы инвестиции в размере $ 26 млрд.

На сегодняшний период времени Правительством Российской Федерации поставлена задача развития международного сотрудничества в области водородных проектов, где ключевым направлением станет сотрудничество со странами БРИКС и БРИКС+. На базе Российского энергетического агентства (РЭА) функционирует платформа энергетических исследований данных стран, к тому же, в рамках этой платформы уже достигнуты определенного характера договоренности с партнерами по БРИКС [15, с.154].

Сейчас в России уже есть прочный задел по развитию технологий производства, транспортировки, хранения и применения водорода. Существуют технологии, которые находятся на стадии опытных образцов, другие — на стадии пилотных проектов. Водород будет востребован как на внутреннем рынке, так и на внешнем, включая такие перспективные страны с точки зрения экспорта / импорта энергоносителей и низкоуглеродного водорода, как Индия и Китай, по мере того, как качественно будут отработаны представленные технологии.

В Правительстве в качестве одного из приоритетных направлений деятельности БРИКС, ШОС, ЕАЭС, так и в формате двустороннего сотрудничества  считают «индокитайское». Несмотря на то, что Китай активно развивается в области водородной энергетики, наращивая технологии по производству «зеленого» водорода, как было ранее упомянуто, Россия может претендовать на свою долю в экспорте данного вида энергии в эту страну, а также в ряд экономик стран БРИКС.

Заключение

Таким образом, из выше представленного и проанализированного материала однозначно можно сказать, что стратегической целью Российской Федерации по развитию водородной энергетики являются реализация национального потенциала в области производства, экспорта, применения водорода и промышленной продукции для водородной энергетики и вхождение России в число мировых лидеров по их производству и экспорту с обеспечением конкурентоспособности экономики страны в условиях глобального энергетического перехода.

России, как крупному игроку на международной арене, надо идти нога в ногу со временем, участвуя в создании и разработке новых новшеств в ТЭК.

Водородная энергетика — это образ будущего для глобальной экономики, в которой водород становится новым глобальным энергоносителем.