Время чтения:10мин
Автор: Кристофер Удеманс
Чуть более 10 лет назад китайское руководство изложило планы по превращению страны в крупнейший мировой рынок электромобилей. Опоздавший с переходом на газовое топливо Китай оказался лидером нового тренда и оставил позади США, Японию и Германию. Электрокары казались главной движущей силой следующего поколения автомобилей, поэтому Китай ввел субсидии на них еще в 2009 году. Стратегия оправдала себя: сегодня КНР — самый большой в мире рынок и крупнейший производитель электрокаров и аккумуляторов. Теперь китайские власти и крупные энергетические компании решили переключить внимание на водородное топливо.
Более 10 государственных энергетических гигантов, включая Sinopec и State Grid, намерены нарастить использование энергии водорода. Хотя Китай создал развитое производство электрокаров, страна интересуется и другими способами сокращения выбросов парниковых газов.
«Правительство не желает класть все яйца в одну корзину в случае с автомобилями на аккумуляторах», — сообщил TechNode управляющий директор пекинской консалтинговой компании Sino Auto Insights Ту Лэ.
В сентябре 2020 года председатель КНР Си Цзиньпин заявил о планах по достижению страной пика выбросов парниковых газов к 2030 году и углеродной нейтральности в 2060 году. Поможет реализовать амбициозную задачу и использование водородного топлива, которое применяют как в процессе производства, так и на транспорте. Совершенствование технологий производства такого топлива и снижение его себестоимости позволит Китаю сократить зависимость от углеводородов.
«Ожидается, что водород сыграет более важную роль в снижении Китаем вредных выбросов в атмосферу в будущем», — писал в конце прошлого года помощник профессора Института окружающей среды Пекинского педагогического университета Ту Цзяньцзюнь.
Так ли чист водород?
Китайская водородная энергетика переживет взрывной рост в следующие 30 лет. Больше других от использования новой зеленой технологии выиграют производители коммерческих автомобилей.
По данным исследовательской организации Green Belt and Road Initiative Center, сейчас Китай производит ежегодно 20 млн тонн водородного топлива, что составляет треть мировых объемов. Тем не менее в энергетике пока применяется малая часть этого объема, поэтому на массовое внедрение водорода потребуется большое количество времени. В основном водород в Китае получают из углеводородного сырья, что только увеличивает количество выбросов парниковых газов.
Что представляет из себя водородная энергия?
Водородные топливные элементы — один из видов хранения энергии в плотной и эффективной форме. С помощью технологий можно заключить газ в топливный элемент, и затем использовать его энергию для химической реакции и движения автомобиля. Такой автомобиль более экологичен, чем аналоги с двигателем внутреннего сгорания, а водородная установка занимает меньше места по сравнению с аккумуляторными батареями. Водородные топливные элементы можно применять и на энергозатратных производствах — например, металлургических.
Большие надежды возлагаются на другой вид водородных автомобилей — электромобили с топливными элементами. Источником энергии для аккумулятора таких электрокаров служит смесь водорода и кислорода. Это делает автомобиль независимым от подзарядки по электросети.
Водородная энергетика на 100% экологична. Углеводороды после сгорания выпускают в воздух огромное количество парниковых газов, а от водородной реакции остается только вода. Водород прекрасно подходит и для предприятий, где применяются высокотемпературные производственные процессы.
Если водород будут получать с помощью возобновляемых источников энергии, это поможет промышленным производствам уменьшить углеродный след. Основная проблема заключается в производстве такого топлива. Водород редко встречается в чистом виде, поэтому его извлекают из воды, угля и природного газа. Однако производить водород экологичным методом все еще затратно, что ограничивает применение водородного топлива.
Китай — за водород
Госплан по развитию использования водорода должны опубликовать в 2021 году. Отдельные нормы по снижению выбросов и расширению применения водородной энергии уже содержатся в белых книгах и программных документах. До недавнего времени в вопросе развития водородной индустрии Китаем двигало не только желание сократить выбросы парниковых газов.
Еще в 2017 году в Китайском центре исследований автомобильных технологий при Госсовете КНР заявили, что к 2030 году страна должна довести количество электромобилей на топливных элементах на дорогах с 5 тыс. в 2020 году до 1 млн. Кроме того, за этот же период Китаю необходимо нарастить число водородных заправочных станций со ста до тысячи. На конец 2020 года вторая задача была выполнена на 70%.
Доля водорода в энергетической структуре Китая должна вырасти с 2,7% в 2019 году до 10% в 2050 году. Так гласят рекомендации Китайского водородного альянса при Государственном энергетическом управлении (ГЭУ) и Госкомитете КНР по реформам и развитию (ГКРР), изложенные в белой книге от 2019 года. Альянс прогнозирует, что к 2050 году совокупная выручка водородной индустрии страны превысит $1,7 трлн. В 2019 году выручка водородной экономики страны составила только $42,5 млрд.
Предписание ГКРР и ГЭУ нарастить разработку и производство опытных образцов топливных стержней содержалось также в энергетическом плане на 13-ю пятилетку (2016-2020 годы).
Развитие собственными силами
Несмотря на отсутствие общенационального плана развития водородной экономики, центральное правительство поощряет местные власти развивать и финансировать собственные технологии по применению водорода. Но по словам основательницы организации Energy Iceberg Юки Юй, эти планы зачастую более оптимисичны, чем ожидания представителей водородной индустрии.
Так, Юй привела данные 7 из 50 планов региональных правительств по расширению применения водорода в автомобильной промышленности. Местные чиновники планировали, что в общей сложности на дорогах Китая будет 15 тыс. электрокаров на топливных элементах. Это в три раза выше оценок Китайского центра исследований автомобильных технологий. Кроме того, в марте 2021 года правительство провинции Гуандун объявило о запуске проектов в сфере водородной энергии и топливных элементов общей стоимостью в 60 млрд юаней ($9,3 млрд).
«Каждый раз, когда китайское правительство заявляет о своих планах, появляется от 200 до 300 компаний со всего мира, которые с протянутой рукой идут за этими проектами», — отмечает Ту Лэ.
Водородлучшеаккумуляторов?
До появления водорода на повестке дня Китай ставил все на развитие другой технологии. Страна потратила миллиарды инвестиций на наращивание производства электрокаров. Субсидии правительства привели к взрывному росту компаний-производителей электрокаров и сделали Китай одним из крупнейших рынков электромобилей на планете.
Одна из ключевых проблем аккумуляторных батарей — срок их службы. Для ее решения потребуется развернуть значительные мощности по переработке отработанных аккумуляторов. Водородные топливные элементы эффективнее аккумуляторных батарей по плотности энергии. Электромобилю нужно длительное время на подзарядку, в зависимости от оборудования зарядной станции. На заправку топливных элементов требуется несколько минут — как с бензином.
Как водород стал топливом будущего для Китая: краткая история
Водород стал играть более важную роль в планах на будущее Китая после нескольких лет обсуждений. Сначала развивать водородную экономику решили в рамках инициативы «Сделано в Китае — 2025». Затем страна предприняла ряд усилий по стимулированию использования водорода и нарастила темпы развития водородной промышленности до высоких нынешних.
Май 2015 года: премьер Госсовета КНР Ли Кэцян подчеркнул, что развитие транспорта на водородном топливе войдет в программу «Сделано в Китае — 2025».
Июнь 2017 года: несколько китайских министерств приняли планы стимулирования НИОКР в сфере технологий топливных элементов и развития водородной инфраструктуры.
Июнь 2019 года: экс-министр науки и технологий Китая Вань Ган отметил, что Китаю следует присмотреться к развивающемуся обществу использования водорода. В начале 2000-х он убедил центральное правительство в необходимости развивать электромобили.
Июнь 2019 года: Китайский водородный альянс публикует белую книгу по водородной промышленности Китая. Это программное положение часто называют ключевым документом, объясняющим цели правительства в развитии водородной энергетики и производства топливных элементов.
Апрель 2020 года: власти Китая принимают новый проект закона об энергетике, в котором водород рассматривается не как опасное химическое вещество, а как источник энергии. Ранее устаревшая классификация препятствовала широкому применению водорода в энергетике.
Сентябрь 2020 года: крупнейший автоконцерн Китая SAIC объявляет о намерении выпустить 10 видов автомобилей на топливных элементах к 2025 году. К тому времени компания сможет ежегодно производить до 10 тыс. подобных авто.
Март 2021 года: в рамках «двух сессий» (ВСНП и НПКСК) глава крупнейшей нефтяной компании Китая Sinopec Ма Юншэнь призвал сконцентрировать усилия на производстве экологически чистого водорода. Его поддержал академик Китайской академии наук Ли Чань.
Март 2021 года: после выступления Ма Sinopec заявила, что планирует построить тысячу водородных заправок по всему Китаю к 2025 году. На таких станциях можно будет заправиться и обычным топливом. Объем вложений в проект не раскрывали.
Апрель 2021 года: около 20 объединений китайских городов подали заявки в центральное правительство на финансирование строительства водородной инфраструктуры и показательных зон. Местные чиновники надеются, что проекты окажутся прибыльными с коммерческой точки зрения.
Апрель 2021 года: власти Пекина приняли проект плана о выпуске на улицы города 10 тыс. автомобилей на водородном топливе и сооружении 74 водородных заправок к 2025 году.
Как будут использовать водородное топливо?
В первую очередь водородными установками оснастят автобусы и грузовики. По мнению Юки Юя, власти придают первоочередное значение переходу на водородные топливные элементы тяжелых грузовых автомобилей, а не пассажирских. Также эксперт выразила обеспокоенность возможностью массового внедрения водородной технологии.
«В настоящий момент электромобили на 10 лет опережают в развитии автомобили на топливных элементах. Построено много сопутствующей инфраструктуры, поэтому сейчас топливным элементам будет сложно конкурировать с аккумуляторами», — отметила Юй.
В отличие от аккумуляторных батарей, водород больше подходит для использования на общественном транспорте и грузовых фурах.
«Нет смысла заводить целый парк автобусов, которые будут постоянно стоять из-за подзарядки», — считает Ту Лэ.
Грязная сторона экологичной медали
Водород станет полностью чистым, если таким будет процесс его производства. Он редко встречается в природе в чистом виде — его добывают из горючего топлива или воды. В зависимости от технологии получения водород может быть чистым или оставлять после себя вредные парниковые газы.
Большая часть китайского водорода производится из природного газа или угля. Такое водородное топливо называют «серым» водородом. Чаще всего «серый» водород получают на нефтеперерабатывающих заводах или угольных предприятиях. В недостаточной экологической безопасности добычи водорода и состоит основная проблема для производителей «зеленого» топлива.
Борьба за чистоту газа
Потенциал нового источника энергии можно, нужно вывести водород из «серого» состояния. Самый безопасный из существующих видов топлива — «зеленый» — получают с помощью разложения воды электролизом на водород и кислород. Электроэнергия в процессе также применяется «зеленая» — из возобновляемых источников. Такая технология значительно сокращает выбросы парниковых газов в атмосферу, но поднимает себестоимость производства.
Существует и третий — «голубой» — вид водорода, производимый также из ископаемых источников. От «серого» его отличает способ обращения с выбросами в атмосферу: до 50% углекислого газа от сгорания топлива собирают и хранят под землей.
По данным организации Водородный совет, стоимость производства «зеленого» водорода уменьшится на половину в течение 10 лет.
«Более 80% производимого в Китае водорода — «серый» водород. Но мы наблюдаем рост числа проектов по получению «зеленого» водорода, которые готовятся к запуску. Если в 2018 году их было один или два на весь Китай, то сейчас объявлено по меньшей мере о реализации 30 подобных проектов», — сообщила TechNode Юки Юй.
Что дальше?
У Китая есть опыт стремительного развития отраслей промышленности после того, как они были выбраны приоритетами национального развития. Яркие примеры такого подхода — взлет индустрии электромобилей и производства солнечной энергии. Вероятнее всего, такое же будущее ожидает водородную промышленность. Как только государство опубликует госплан развития водородной экономики, осуществлению этой цели поспособствуют разработка водородных технологий и значительное финансирование.
Так, китайские власти уже запустили систему субсидий для местных фирм, формирующих цепочки поставок водорода. Программа по водороду похожа на ту, которую правительство КНР разрабатывало для стимулирования роста индустрии электрокаров. Можно ожидать, что подобный подход приведет к созданию глобальной водородной экономики.
Большие водородные перспективы
Для реализации потенциала водородного топлива Китаю потребуется вложить колоссальные инвестиции, чтобы сделать технологию доступнее. По словам генерального менеджера по вопросам водорода в нефтяной корпорации Shell Оливера Бишопа, Китай сыграет значительную роль в мировой водородной экономике. Для этого страна развернет по всему миру широкую сеть недорогой водородной инфраструктуры.
Глобальное лидерство Китая в использовании водородного топлива будет определяться двумя факторами: как сделать производство газа менее вредным и как убедить остальной мир в наличии альтернативного от электромобилей пути развития транспорта.
«Частным компаниям, которые заняты разработкой аккумуляторов и инфраструктуры зарядных станций, необходимо диверсифицировать свою нацеленность на электрокары», — резюмирует Ту Лэ.
Об экологически чистых технологиях Китая читайте в материалах:
Подготовил Андрей Дагаев