Россия, располагая уникальными запасами сырьевых ресурсов, высококвалифицированными кадрами и базой знаний, способна занять лидирующие позиции в глобальном производстве водорода и поставок на рынок этого высокотехнологичного продукта с высокой добавочной стоимостью. Об этом заявил академик РАН Николай Пономарев-Степной.
По словам ученого, производство и применение водорода и продуктов его передела является перспективным направлением диверсификации и повышения эффективности использования природного газа. «Разработка и коммерциализация технологий безопасной, ресурсообеспеченной, экологически чистой атомно-водородной энергетики – это задача, важная для стабильности будущей энергосистемы России», - заявил академик в интервью Центру энергетической экспертизы.
Проект развития атомно-водородной энергетики входит в одно из пяти направлений программы развития техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии. Проект программы предложен Росатомом. Указ о необходимости разработки программы был подписан 16 апреля президентом Владимиром Путиным. Программа, заказчиком-координатором которой назначена госкорпорация «Росатом», должна быть утверждена правительством в течение трех месяцев.
«Выполнение этой комплексной программы нацелено на создание продукции, конкурентоспособной на внешнем и внутреннем рынках, и ее использование для повышения эффективности и безопасности ведущих отраслей экономики страны», - прокомментировал Николай Пономарев-Степной. Он принимал участие в подготовке той части программы, которая связана с развитием технологий атомно-водородной энергетики.
Академик отметил, что рост энергопотребления в мире и тренд на декарбонизацию стимулируют становление нового технологического уклада - водородной энергетики. «Водородная энергетика - это масштабное производство и потребление водорода в качестве энергоносителя для транспортных и стационарных энергоустановок, накопителя энергии и компонента промышленных технологий. Водород и его переделы – востребованный товар. Масштаб мировой потребности в водороде в середине 21 века оценивается в 0,5 млрд тонн в год», - пояснил он.
Развитие водородной энергетики принесет выгоды мировой энергетической системе, окружающей среде и глобальной экономике. Так, водородная энергетика позволит заместить около одной пятой объема энергии, потребляемой в середине этого века. Это позволит сократить выбросы СО2 и обеспечит примерно 20%–й вклад в реализацию согласованного в Париже в 2015 году сценария снижения темпов глобального потепления, рассказал ученый.
Но для перехода к водородной энергетике требуется экологически чистое и экономически приемлемое производство водорода. Дело в том, что будучи наиболее распространенным элементом, водород в природе находится в связанном состоянии - с кислородом в воде, углеродом в метане. Для разрыва химических связей и получения чистого водорода необходима энергия. Использование энергии атомных реакторов в технологиях получения водорода из воды и углеводородов нацелено на решение этой проблемы.
Для локального малотоннажного производства водорода из воды наиболее подготовлена технология электролиза, но у нее есть недостаток – высокая стоимость. По словам академика Пономарева-Степного, необходимая для электролиза электроэнергия можем быть получена на атомных электростанциях: «Для АЭС наличие такой присоединенной нагрузки как электролизное производство водорода представляет интерес, так как обеспечивается возможность работы АЭС на постоянном уровне мощности, что важно при усиливающихся диспетчерских требованиях работы АЭС в маневренных режимах».
Например, в настоящее время прорабатывается предложение о создании на Кольской атомной станции опытного электролизного производства водорода для коммерческих поставок, а также и для присоединенного энерготехнического производства, например, для прямого восстановления железа. По мнению ученого, реализация проекта на Кольской АЭС позволит уже в ближайшие годы повысить эффективность использования установленной мощности АЭС, диверсифицировать продуктовую линейку, отрабатывать водородные технологии на базе мегаваттного производства водорода, его хранения, транспортировки, использования. «Важно отметить и социальную значимость такого проекта. Развитие высоких технологий даст возможность включить в эти работы высокообразованных специалистов атомных городов», - подчеркнул эксперт.
Для производства водорода в больших масштабах сейчас в мире используются природный газ и нефтепродукты, в основном, путем паровой конверсии природного газа – метана. При реализации паровой конверсии метана сжигается около половины исходного газа, а продукты сжигания сбрасываются в атмосферу. Чтобы сэкономить природный газ и исключить выбросы продуктов сжигания в окружающую среду, разрабатываются технологии паровой конверсии метана (ПКМ) с подводом тепла от высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР). ВТГР имеют ряд особенностей, которые стимулируют их применение в атомной энергетике.
Предлагаемая атомная энерготехнологическая станция включает в себя «реакторный остров» с модулем ВТГР и химико-технологическую часть, получающую высокотемпературное тепло от реакторного острова для производства водородсодержащих смесей и последующим выделением водорода. Модуль ВТГР с тепловой мощностью 200 МВт обеспечит производство около 0,1 млн тонн водорода в год. При тепловой мощности набора модулей ВТГР, сравнимой с мощностью гигаваттного энергоблока действующих АЭС, может быть получено около миллиона тонн водорода в год, отметил ученый.
«Предполагая, что Россия в мировом производстве водорода должна иметь долю не менее 10% по аналогии с долей природного газа на мировом рынке, мы должны ориентироваться на сооружение АЭТС суммарной мощностью, сравнимой с ныне действующими АЭС. Это грандиозная задача. Ее детализация по сути организации работ представлена в комплексной программе РТТНИ», - рассказал Николай Пономарев-Степной.
