опрос на cleandex
Центр маркетинговой компетенции в области чистых технологий маркетинговой группы «Текарт»
+7 (495) 790 75 91 #133 Оставить заявку

Прогресс в области водородной энергетики на транспорте в России и в мире

23.08.2012
Прогресс в области водородной энергетики на транспорте в России и в мире

В статье рассмотрены актуальные тенденции мирового рынка водородного автотранспорта, а также современное состояние темы в России

Наша страна существенно отстает от мировых лидеров автопрома по объемам производства  автомобилей. В этой связи, в ближайшее время применение водородных технологий на автомобильном транспорте возможно только в рамках международного сотрудничества, позволяюшего реализовать лучшие решения и дающего возможность стартовать с более высокого технологического уровня. Следует иметь ввиду, что отсутствие такого сотрудничества связано не с опасениями лидеров мирового автопрома конкуренции со стороны отечественных предприятий, а с тем, что административная система нашей страны не создает необходимые условия по продвижению на отечественный рынок иностранной высоко инновационной продукции. Настоящая статья содержит предложения, связанные продвижением водородных технологий в России.

Говоря о применении водорода (H2) в качестве топлива для автомобильного транспорта, следует обратить внимание на обстоятельства, связанные с тем, что вопросы глобализации рыночных отношений являются доминирующим фактором развития национальной экономики.

Наша страна не является лидером мирового автопрома и располагается в середине второго десятка стран автопроизводителей. Объемы производства российских автомобилей не превышают 3% от мирового уровня. Россия находится в одном ряду с такими странами как Канада, Франция, Великобритания, Италия и др. 

В силу этих объективных обстоятельств ни государство, ни российские предприятия не в состоянии сконцентрировать свои ресурсы на  создании инновационных водородных автомобилей. Надо сказать, что водородные технологии во всем мире переступили рубеж НИОКР и в настоящее время находятся на стадии коммерциализации. В этой связи, задача внедрения водородных технологий относится  в большей степени к экономическо-административной сфере деятельности, чем к разработке научно-технической продукции. 

Необходимо учитывать, что половина российских автомобилей производится лидерами мирового автопрома на дочерних предприятиях, являющихся резидентами Российской Федерации. Значительная часть выпущенных автомобилей с иностранными брендами из-за низкой локализации производства идут в зачет иностранным производителям, которые получают существенные прибыли в России от продажи и организации производства серийных автомобилей. Они владеют водородными технологиями, но не заинтересованы в продвижении инноваций в нашей стране. Это касается не только водорода, но и других направлений деятельности. Например, автомобиль Тойота Приус  занял третье место в мире по объемам продаж. В России объемы продаж этого гибридного автомобиля не велики. Фирма Ниссан в прошлом году начала серийный выпуск электромобилей Лаиф. В Российской Федерации таких машин нет. Следует иметь в виду, что это связано не с опасениями лидеров мирового автопрома конкуренции со стороны отечественных предприятий, а с тем, что административная система нашей страны не создает необходимые условия по продвижению на отечественный рынок иностранной высоко инновационной продукции. 

Научный российский потенциал в лице институтов РАН, государственных научных центров и технических университетов способен представить инновационные разработки в области водородных технологий, например, в сфере топливных элементов, криогенной техники и др. Но изобретатели не могут продвигать даже самые передовые разработки, так как их коммерциализация требует огромных вложений, которые не способно предоставить даже государство. Это, например, касается коммерциализации топливных элементов (ТЭ). В национальной практике известна попытка создания партнерства государства и бизнеса на базе ОАО ГМК «Норильский никель» и РАН. Такое партнерство в 2003 году развернуло «Комплексную программу поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам», с объем инвестиций, по данным экспертов, почти в 10 млрд. рублей. Однако вынуждено было в 2008 году свернуть эти работы, так как мировой рынок не был готов к внедрению эффективных энергоустановок на ТЭ из-за высокой стоимости их компонентной базы. Не обсуждая в настоящем исследовании формат и этику вопросов сворачивания НИОКР, необходимо отметить, что инвестировать на далекую перспективу для ГМК в водородные технологии не представлялось целесообразным из-за малой поддержки проекта со стороны государства. Стоимость одного кВт мощности установок на топливных элементах, предлагаемых на зарубежном рынке, составляет $3000-$5000. Снижение стоимости одного кВт таких энергоустановок с $3000 до $300 возможно только при массовом производстве. Такое массовое производство может обеспечить, по мнению большинства экспертов, мировой автопром с его объемами производства (60 млн. авто в год). 

В этой связи национальная инновационная политика в области водородных технологий должна опираться на международное сотрудничество. Такая политика применительно к автомобильному транспорту в ближайшие 2-3 года должна быть сосредоточена не столько на создании условий для НИОКР, позволяющих догнать быстро развивающиеся инновационные технологии, сколько на интеграции национальных институтов и предприятий в мировой рынок водородных технологий. Это позволит получить доступ к современным технологиям, сэкономить существенные материальные и временные ресурсы для дальнейшего развития и стартовать с опережающими  темпами, используя новый технологический уровень. 

С переходом нашей страны на рыночные рельсы активно внедряются новые экономические  инструменты (маркетинг взаимодействия, стратегическая ориентация маркетинга, бенчмаркинг).  Большинство их касается, как правило, маркетинговых технологий, связанных с организацией бизнес-процессов отдельных предприятий. В этой связи к вопросам продвижения водородных технологий на автомобильном транспорте в нашей стране в целом бенчмаркинг отнести напрямую не совсем корректно, однако процедуры, направленные на поиск критериев оценки количества и качества, эксплуатируемых в мире водородных автомобилей  и водородных заправочных станций можно использовать как стандарт или эталон при сравнении с другими объектами.  Используя термин Бенчмаркинг в этом смысле надо иметь ввиду, что в качестве критерия необходимо принимать опыт лидеров в области применения водородных технологий на автомобильном транспорте. В качестве лидеров необходимо принять страны, провинции, муниципальные образования и компании, водородные технологий в которых получили значительное развитие.

Какие же предприятия являются лидерами в этой области? В первую очередь это пятерка мировых автопроизводителей (2010 г.):

  • Toyota (Япония) — 8,56 млн шт.
  • General Motors (США) — 8,48 млн шт.
  • Volkswagen (Германия) — 7,34 млн шт.
  • Hyundai Motor (Южная Корея) — 5,76 млн шт.
  • Ford (США) — 4,99 млн шт.

Суммарная годовая выручка этих компаний от продажи автомобилей соизмерима с Валовым внутренним продуктом Российской Федерации (ВВП), представляющим собой экономический  показатель, отражающий рыночную стоимость всех конечных товаров и услуг, произведённых за год во всех отраслях экономики на территории государства для потребления, экспорта и накопления. Такое экономическое сравнение не является строгим, однако дает представление о том, что обладая существенными рыночными ресурсами, эти компании могут себе позволить финансирование в области инновационных технологий в большем объеме, по сравнению с отечественными предприятиями и имеют возможность планировать на более далекую перспективу. Большинство из них декларируют начало организации мелкосерийного производства водородных автомобилей в 2015 году

По данным Европейской комиссии, в 2010 году главными инвесторами в развитие водородной энергетики были: США ($500 млн.), Япония ($300 млн.) и страны ЕС ($230 млн.). К странам-лидерам также относятся Южная Корея ($100 млн.) и Китай ($60 млн.).

В 2010-2011 гг. помимо средств, которые расходуют автопроизводители США,  Департамент энергетики этой страны (Department of Energy) выделил $170 млн. на исследования и работы по продвижению топливных элементов. Объем финансирования на 2012 год, по предварительным оценкам, может составить еще $100 млн.

Помимо поддержки федерального центра в США существуют инициативы со стороны отдельных штатов: Нью-Йорк, Коннектикут, Огайо, Калифорния.

Япония является лидером по объему использования водородных топливных элементов. В стране системы отопления на водороде продаются с 2009 года, и к октябрю 2011 года таких систем было продано порядка 5000 тыс. На субсидии, связанные приобретением  в 2010 году было потрачено $75 млн.

В начале 2011 года Япония инициировала демонстрационный проект "водородного города", на котором будут отработаны принципы построения соответствующей инфраструктуры. Государство и частные компании также вкладывают средства в строительство водородных заправок.

Глобальное развертывание водородной инфраструктуры запланировано к 2015 году. Потенциальный объем рынка топливных элементов в стране оценивается в $3,9 млрд.; основные потребители – поставщики энергии, автомобильные компании, строительно-монтажные компании и производители электроники.

В Европе институтом развития водородной энергетики является платформа HFP (European hydrogen and guel cell technology platform), стартовавшая  в 2003 году. Она предназначена для создания водородно-ориентированной энергосистемы в странах ЕС к 2050 году. Плановый объем финансирования в рамках технологической платформы составляет €7,4 млрд в период 2007-2015 гг. На разработку технологий в период 2008-2013 гг. пока планируется потратить €940 млн, т.е. седьмую часть от декларированного объема.

Эти объемы финансирования обеспечиваются Cедьмой рамочной программой научно-технического развития Европейского Союза (FP7), а также участниками рынка и исследовательскими компаниями. За счет этих средств финансируется более 100 проектов в четырех основных направлениях:

  • транспорт и транспортная инфраструктура – 32-36% средств;
  • производство и распределение водорода – 10-12%;
  • стационарная генерация и когенерация – 34-37%;
  • новые рынки – 12-14%;
  • другие направления – 6-8%.

В Китае водородные топливные элементы и использование водорода рассматриваются на правительственном уровне как центральное направление долгосрочного развития науки технологий. Основные области развития – производство портативной электроники, стационарных и мобильных устройств, получение водорода с использованием солнечной энергии, энергии биомассы, природного газа и угля.

Южная Корея пошла по пути Японии и предложила в 2010 году субсидию для покупателей водородных систем отопления в объеме 80% их стоимости. Величина субсидии будет последовательно снижена до 50% в 2013-2016 гг. и до 30% в 2017-2020 гг.
Правительство страны продекларировало цели по достижению 20% мирового рынка топливных элементов к 2025 году и созданию 560 тыс. рабочих мест в отрасли. К 2030 году топливные элементы должны занять 47% в общем объеме потребления "зеленого" электричества в Сеуле, т. е. их вклад будет сравним со вкладом всех других ВИЭ, в том числе энергии солнца, геотермальной энергии, энергии биомассы, вместе взятых.

Таким образом, основной целью инновационного развития водородных технологий во всем мире является не внедрение отдельных эффективных разработок, а формирование рынка водородной экономики, создание рабочих мест, поиска экономических ниш и выгодных направлений инвестиционных вложений на перспективу. Огромные транснациональные компании медленно разворачивают мировой автопром на внедрение водородных автомобилей, первым этапом  такого внедрения будут автомобили с комбинированными энергоустановками (гибриды), а вторым электромобили. Водородный автомобиль в этом случае рассматривается как электромобиль с улучшенными характеристиками энергоустановки

Мировое сообщество, оказывает предприятиям, вкладывающим средства в развитие водородных технологий большую поддержку. Многие страны, активно продвигают водородную инфраструктуру, позволяющую эксплуатировать водородные автомобили, включая строительство водородных заправочных станций. Участвуют в разработке международных стандартов в рамках ИСО и МЭК, позволяющих гармонизировать требования к производству, заправке и эксплуатации таких автомобилей. 
Обращает на себя внимание тот факт, что интерес к вопросам водородных технологий проявляют не только страны – лидеры автопрома, но и государства из второго десятка автопроизводителей, а также не имеющие собственного производства автомобилей.

К таким странам относятся: Канада, Великобритания, Швеция, Норвегия, Дания.

Этот интерес связан с тем, что мировой рынок водородных автотехнологий формируется в рамках широкого международного сотрудничества и определяется не только производством автомобильной техники, но развитием инфраструктуры, для ее заправки и обслуживания. На первом этапе такие работы ведутся в рамках транспортно-энергетических водородных комплексов (ВТЭК) состоящих из водородных заправочных станций и парка автомобилей, на которых они заправляются. При этом вопросам безопасности ВТЭК уделяется первостепенное значение. Для этих целей ведется разработка сложных инновационных автоматизированных систем безопасности, пожаровзрывобезопасного оборудования, системы хранения водорода как в сжиженном, так и в компримированном  состоянии с давлением до 700 атм.

Наша страна специализируется на поставке сырья на мировой рынок, в том числе такое сырье может поставляться и для производства компонентов ВТЭК, включая реализацию драгоценных металлов, являющихся наиболее эффективными каталитическими материалами, стоимость которых составляет существенную часть топливных элементов.
Кроме того, учитывая повышенную опасность водорода, большое значение приобретает участие стран в работе международных организации по стандартизации, связанной с разработкой  устройств и систем для безопасного производства, хранения, транспортировке и использования этого топлива.

Учитывая изложенное, НП НАВЭ в течение ряда лет продвигает проект, связанный со строительством и организацией эксплуатации первого в нашей стране ВТЭК, включающего водородную заправочную станцию, парк водородных автомобилей.  Подготовлено обоснование проекта разработки, создания и отладки опытных образцов модельного ряда типового водородного транспортно-энергетического комплекса, осуществления их опытной эксплуатации на маршрутах общественного автомобильного транспорта, подготовки (доработки) на основе полученного опыта национальных стандартов, необходимых для развития водородной транспортной и коммунальной энергетики.

Предварительная стоимость ВТЭК в г. Сочи с протяженностью маршрута 50 км  составляет €4-€5 млн. Такой водородный транспортно-энергетический комплекс включает в себя одну водородную заправочную станцию и парк автобусов в количестве 7 шт. Предварительная проработка с муниципальными властями г. Сочи уже проведена. Они готовы поддержать такую инициативу. Однако, муниципальная собственность в регионе не велика, основные транспортные предприятия города находятся в федеральном управлении.

Вместе с тем, многие автопроизводители готовы сотрудничать в этой области с федеральными и муниципальными органами власти Российской Федерации и в перспективе парк  водородных автомобилей может быть расширен, а опробованные на первом ВТЭК технологии можно было бы тиражировать в других регионах Российской Федерации.

Национальной ассоциацией водородной энергетики, начиная с 2007 г., ведется работа  по имплементации международных стандартов с тем, чтобы обеспечить в самое ближайшее время возможность эксплуатации в Российской Федерации, как водородных автомобилей, так и всей водородной инфраструктуры, включая ВЗС.

Таблица 1. План имплементации международных стандартов в области водородного топлива и систем

Таблица 1. План имплементации международных стандартов в области водородного топлива и систем

В рамках технического комитета по стандартизации ТК 29 «Водородные технологии» сформирован план создания национальных стандартов в этой области. Ряд первоочередных проектов был включен в Национальную программу стандартизации. Часть из них уже введена в действие.

Действующие национальные стандарты и проекты стандартов, находящиеся в разработке, охватывают практически всю область технического нормирования, необходимую для создания и эксплуатации ВТЭК. В частности проект ГОСТ Р ИСО 20100-2012 Водород газообразный, заправочные станции, касается строительства и эксплуатации ВЗС с использованием различных способов производства и хранения водорода. 

А серия стандартов ГОСТ Р ИСО 14687 "Топливо водородное. Технические условия на продукт (часть 1 и 2)" устанавливает требования к водородному топливу для различных областей применения, в том числе для транспортных средств с энергоустановками на базе ДВС и на базе топливных элементов (ТСТЭ) с протонообменной мембраной.

Опираясь на приведенный выше анализ, представляется целесообразным разработать в рамках функционирующей Стратегии развития автомобильной промышленности Российской Федерации на период до 2020 года комплексную программу развития водородного транспорта на период до 2020 г., включающую:

1. Организацию международного сотрудничества с компаниями, лидерами мирового автопрома с целью получения доступа к передовым инновационным технологиям в этой сфере.

2. Перестройку национальной законодательной и нормативно-технической базы с целью гармонизации ее с международным институтациональным инструментарием развития водородной экономики (технический регламент, стандарты ГОСТ Р ИСО и ГОСТ Р МЭК и др.) 

3. Освоение передовых технологий в области водородной энергетики, связанных с международным сотрудничеством, создание производств, предназначенных для реализации на мировом рынке компонентной базы водородных энергетических установок с объемом к 2020 году до 20-30% мирового рынка водородных технологий с учетом реализации сырьевых ресурсов для их производства в других странах (палладий, платина, никель и др.)

4. Организацию совместно с мировыми лидерами в области водородных автомобилей и производства оборудования для инфраструктуры, связанной с их эксплуатацией, международного сотрудничества по строительству и организации эксплуатации водородных транспортно энергетических комплексов, включающих водородную заправочную станции., парк водородных автомобилей и предприятия по их техническому обслуживанию, а также подготовку специалистов способных обслуживать указанную инновационную технику.

5. Расширение образовательных программ высшей школы в области альтернативной энергетики, ключая «водородный всеобуч».

Все комментарии
Комментировать
Введите число, которое видите на картинке

Чистые технологии: