ON THE DEVELOPMENT OF THE HYDROGEN ECONOMY: BACKGROUND AND PROSPECTS

РАЗВИТИЕ «ВОДОРОДНОЙ» ЭКОНОМИКИ: ПРЕДПОСЫЛКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Обзорная статья

Петренко Л.Д.*

ORCID: 0000-0002-3433-8523,

Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

* Корреспондирующий автор (lasasha[at]rambler.ru)

Аннотация

В статье представлен анализ состояния и тенденций развития «водородной» экономики, в ходе которого выявлен ряд особенностей, позволяющих оценить предпосылки и перспективы ее роста. Отражены изменения в части протекания процессов декарбонизации и низкоуглеродного развития. Отмечено усиление заинтересованности бизнес сообщества в наращивании инвестиционных расходов на развитие технологий производства водорода. Выявлены вызовы и возможности развития «водородной» экономики. Результаты анализа могут быть использованы в процессе разработки и реализации политики в области устойчивого экономического развития.

Ключевые слова: «водородная» экономика, «водородная» энергетика, возобновляемые источники энергии, декарбонизация, «зеленый» водород.

ON THE DEVELOPMENT OF THE HYDROGEN ECONOMY: BACKGROUND AND PROSPECTS

Review article

Petrenko L.D.*

ORCID: 0000-0002-3433-8523,

Industrial University of Tyumen, Tyumen, Russia

* Corresponding author (lasasha[at]rambler.ru)

Abstract

The current article presents an analysis of the state and trends in the development of the hydrogen economy, which reveals a number of features that allow for assessing the prerequisites and prospects for its growth. The study demonstrates the changes reflected in the course of decarbonization and low-carbon development while also pointing out that the increased interest of the business community in increasing investment spending on the development of hydrogen production technologies. Challenges and opportunities for the development of the "hydrogen" economy are also identified. The results of the analysis can be used in the process of developing and implementing policies in the field of sustainable economic development.

Keywords: hydrogen economy, hydrogen energy, renewable energy sources, decarbonization, "green" hydrogen.

Введение

Экологический тренд глобального развития подкреплен необходимостью реализации Парижского соглашения по климату, направленного на нивелирование процессов глобального потепления, базовой причиной которых считаются выбросы парниковых газов [1]. В связи с тем, что ключевым источником выбросов выступает глобальная энергетика требуется реализация трансформационных преобразований ее структуры и расширения доли использования возобновляемых источников энергии. Стремление большинства стран к декарбонизации своих экономик приводит к масштабированию поиска энергоносителей, способных обеспечить удовлетворение текущих потребностей людей без ущерба для следующих поколений и экосистемы планеты. В этой связи, водородная экономика выступает образом будущего глобальной экономики и начинает формироваться в отдельных регионах уже в настоящее время [2].

Основные результаты

Трансформационные преобразования в мировой энергетике в рамках «Энергетического перехода» характеризуются протеканием процессов декарбонизации и низкоуглеродного развития. Поиск источника, способного стать новым энергоносителем, обеспечивающим реализацию процессов декарбонизации в электроэнергетике, энергообеспечении зданий, транспортном секторе и промышленности приводит к актуализации исследований в области развития водородных технологий.

Водород был открыт еще в 18 веке Генри Кавендишем и получил свое дальнейшее развитие. В настоящее время водород выступает в качестве одного из промышленных газов. Основным источником энергии для его производства выступает природный газ. Ежегодные объемы производства водорода составляют около 65 млн. тонн и имеют невысокие темпы прироста (1-1,5%). Водород широко используется, главным образом, в нефтепереработке и химической промышленности. Однако энергетическое использование водорода реализуется лишь в объеме 1-2% от общих объемов его потребления [3].

Наличествует несколько способов получения водородного топлива (термохимическое разложение и электролиз воды; риформинг нефти и нефтепродуктов, метана, различных природных и технических газов, биомассы и др.). В зависимости от источника водород условно разделяют на «зеленый», «серый», «голубой», «бирюзовый», «желтый» и «биоводород». Такое разделение не связано с цветом газа, однако упрощает восприятие различий технологий производства. «Зеленый» водород образуется наряду с кислородом при электролизе обычной воды. Важно отметить, что такой способ получения является весьма дорогостоящим и энергозатратным [4]. По результатам опроса российских компаний [5] ключевой технологией в ближайшем будущем респонденты указывают «голубой» и «зеленый» водород. (рис. 1.)

Рис. 1 – Актуальные способы производства водорода в 2020-2030 гг. [5]

 

Усиление мировых процессов, направленных на декарбонизацию приводит к возникновению серьезных вызовов для России. Низкоуглеродное развитие мирового энергетического сектора предполагает в качестве одного их ключевых драйверов - развитие водородной энергетики. Долгосрочные программы развития данного направления приняты более чем в 20 странах (Япония, Германия, Великобритания, США и др.). Их общим трендом является стремительный рост потребления «зеленого» водорода, производимого посредством использования энергии ВИЭ, за счет прогнозируемого (к 2035-2050 гг.) падения цен на него и достижением сопоставимости с устоявшейся ролью «грязной» энергетики в экономике [6].

Внедрение водородной энергетики в энергетический баланс предполагает наличие потребностей решения следующих задач: получение водородного топлива, его хранение, транспортировка, а также технологии использования.

Особенности энергетической стратегии России пока не предполагают высокую степень значимости развития низкоуглеродных технологий, в том числе водородных [7]. Наряду с этим, российская экономика обладает значительным потенциалом ресурсов для встраивания в глобальный рынок, а также собственными технологическими разработками и высоким уровнем внутреннего спроса. Так, по итогам опроса [5] 45% опрошенных считают, что российский рынок водородной энергетики в ближайшей перспективе будет расти на 5% в год.

Ожидается, что в ближайшем будущем развитие водородных технологий приведет к тому, что он может стать универсальным источником энергии для широкого круга отраслей. Наряду с этим, использование водорода как сырья для технологических нужд будет носить преобладающий характер (рис. 2) [5].

Рис. 2 – Перспективные направления использования водорода [5]

 

Важно отметить, что российские компании рассматривают масштабные перспективы наращивания инвестиционных расходов на производство водорода. Так, 34% компаний планируют к 2030 году инвестировать до 20% капитальных расходов на такое производство. [5] (рис. 3).

Рис. 3 – Удельный вес капитальных затрат компаний на производство водорода [5]

 

Ключевым драйвером развития как технологий, так и собственно производства водорода выступают его возможности как нового энергоносителя: замещение природного газа и нефтепродуктов в электроэнергетике; в отоплении зданий и сооружений; в промышленности и транспорте. При этом вопросы потребления водорода в значительной степени зависят от способа его производства. И большинство потребителей отдают предпочтение водороду, произведенному с низким углеродным следом (около 66%) [5]. К числу системных мер поддержки производства водорода бизнес сообщество относит налоговые льготы и субсидирование инвестиционных вложений, направляемых на строительство производственных мощностей [8], [9], [10].

Заключение

Необходимость трансформационных преобразований глобального энергетического сектора предопределяется, главным образом, климатической повесткой. В этой связи, предпосылками развития «водородной» экономики являются: декарбонизация; интенсивное развитие сектора возобновляемых источников энергии; обеспечение процессов энергобезопасности; поиск новых точек экономического роста в условиях глобального энергетического перехода; озабоченность чистотой воздуха в городах и ряд других. Особенности развития российской экономики демонстрируют невысокий стимулирующий характер указанных предпосылок, однако отражают запрос на развитие водородного сектора со стороны бизнес сообщества. В этой связи, перспективы развития «водородной» экономики могут формироваться под воздействием факторов, обеспечивающих поддержку технологического развития, формирование долгосрочного спроса, а также стимулирование инвестиционной активности в этом секторе.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. The Paris Agreement. [Electronic resource]. URL: https://clck.ru/Wrf6fnt.pdf (accessed: 01.05.2021)
2. Митрова Т. Водородная экономика-путь к низкоуглеродному развитию / Т. Митрова, Ю. Мельников, Д. Чугунов. 2019. DOI:13140/RG.2.2.15540.91524
3. Global Renewables Outlook: Energy transformation 2050. [Electronic resource]. URL: https://www.irena.org/publications/2020/Apr/Global-Renewables-Outlook-2020 (accessed 16.05.2021)
4. Литвиненко В.С. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики / В.С. Литвиненко, П.С. Цветков, М.В. Двойников и др. // Записки Горного института. 2020. №.244. С. 428-438
5. Готовность российских компаний к развитию водородной экономики. [Электронный ресурс]. URL: https://clck.ru/WrfAb (дата обращения 16.05.2021)
6. Дегтярев К.С. О проблемах водородной экономики / К.С. Дегтярев, М.Ю. Березкин // Окружающая среда и энерговедение. 2021. №1. С. 14-33.
7. Шостак Л.Б. Водородная экономика как современная антикризисная стратегия / Л.Б. Шостак, А.И. Дикарев // Формирование рыночных отношений в Украине. 2020. №6 (229). С. 16-33
8. Белов В.Б. Новые водородные стратегии ФРГ и ЕС: перспективы кооперации с Россией / В.Б. Белов // Современная Европа. 2020. №5. С.65-76
9. Борзенко В.И. Водородная энергетика - состояние и перспективы / В.И. Борзенко // Окружающая среда и энерговедение. 2020. №3. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vodorodnaya-energetika-sostoyanie-i-perspektivy (дата обращения: 15.05.2021).
10. Попадько Н.В. Водородная энергетика и мировой Энергопереход / Н.В. Попадько, Г.И. Рожнятовский, Д.И. Дауди // Инновации и инвестиции. 2021. №4. С. 59-64.

Список литературы на английском языке / References in English

1. The Paris Agreement. [Electronic resource]. URL: https://clck.ru/Wrf6fnt.pdf (accessed: 01.05.2021)
2. Mitrova T. Vodorodnaja ehkonomika-put' k nizkouglerodnomu razvitiju [Hydrogen economy-the path to low-carbon development] / T. Mitrova, Yu. Melnikov, D. Chugunov. 2019. DOI:13140/RG.2.2.15540.91524 [in Russian]
3. Global Renewables Outlook: Energy transformation 2050. [Electronic resource]. URL: https://www.irena.org/publications/2020/Apr/Global-Renewables-Outlook-2020 (accessed 16.05.2021)
4. Litvinenko V. S. Bar'ery realizacii vodorodnykh iniciativ v kontekste ustojjchivogo razvitija global'nojj ehnergetiki [Barriers to the implementation of hydrogen initiatives in the context of sustainable development of global energy] / S. Litvinenko, P. S. Tsvetkov, M. V. Dvoynikov et al. // Zapiski Gornogo instituta [Bulletin of the Mining Institute]. 2020. №.244, pp. 428-438 [in Russian]
5. Gotovnost' rossijjskikh kompanijj k razvitiju vodorodnojj ehkonomiki [Readiness of Russian companies to develop the hydrogen economy]. [Electronic resource]. URL: https://assets.kpmg/content/dam/kpmg/ru/pdf/2021/04/ru-ru-readiness-of-russian-companies-for-hydrogen-economy-development.pdf (accessed: 16.05.2021) [in Russian]
6. Degtyarev K. S. O problemakh vodorodnojj ehkonomiki [On the problems of the hydrogen economy] / K. S. Degtyarev, M. Yu. Berezkin // Okruzhajushhaja sreda i ehnergovedenie [Environment and Energy Science]. 2021. №1, pp. 14-33 [in Russian]
7. Shostak L. B. Vodorodnaja ehkonomika kak sovremennaja antikrizisnaja strategija [The Hydrogen economy as a modern Anti-Crisis strategy] / L. B. Shostak, A. I. Dikarev // Formirovanie rynochnykh otnoshenijj v Ukraine [Formation of market relations in Ukraine]. 2020. №6 (229), pp. 16-33 [in Russian]
8. Belov V. B. Novye vodorodnye strategii FRG i ES: perspektivy kooperacii s Rossiejj [New hydrogen strategies of Germany and the EU: prospects for cooperation with Russia] / V. B. Belov // Sovremennaja Evropa [Modern Europe]. 2020. №5, pp. 65-76 [in Russian]
9. Borzenko V. I. Vodorodnaja ehnergetika - sostojanie i perspektivy [Hydrogen energy - state and prospects] / I. Borzenko // Okruzhajushhaja sreda i ehnergovedenie [Environment and Energy Science]. 2020. №3. [Electronic resource]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vodorodnaya-energetika-sostoyanie-i-perspektivy (accessed: 15.05.2021) [in Russian]
10. Popadko N. V. Vodorodnaja ehnergetika i mirovojj Ehnergoperekhod [Hydrogen energy and the World Energy Transition] / N. V. Popadko, G. I. Rozhnyatovsky, D. I. Daudi // Innovacii i investicii [Innovations and Investments]. 2021. №4, pp. 59-64 [in Russian]