"В 2023 году мы сможем представить первое полноценное судно на водородном топливе"

Ландграф Игорь Казимирович / Фото: "Крыловский государственный научный центр", ФГУП

- Игорь Казимирович, расскажите, пожалуйста, в чем вообще заключается концепция судов, работающих на водородном топливе? Чем они отличаются от судов с классической энергоустановкой?

 - Сразу хочу провести некое разграничение. Когда говорят о "водородном судне", разные специалисты могут подразумевать разные технические решения. Сегодня мы с вами обсудим технологическое направление деятельности Крыловского государственного научного центра, касающееся прямого превращения химической энергии водорода в электроэнергию в так называемых топливных элементах.
Возможен другой вариант, который подразумевает наличие водородного двигателя на судах и кораблях. Это когда водород сжигается в окислительной среде и паро-газовая смесь поступает в турбину, где происходит механическое срабатывание энергии.

Сегодня же я хочу рассказать о принципах работы топливных элементов. Во внешнем облике "водородного судна" вы не увидите изменений. Максимум - не будет следов выхлопных газов от движущегося судна. Но на самом деле, это фактически революция в энергетике. Основная особенность таких судов в том, что они могут быть полностью оснащены электродвижением. Так как топливный элемент – это устройство, в котором непосредственно генерируется электроэнергия, то вся цепочка - от винта до топливного элемента - может быть построена только на принципах работы электрооборудования.

Самое главное, что такие суда, с точки зрения энергетики, обладают абсолютной экологической чистотой. А также их преимущество в том (особенно это важно для боевых кораблей и подводных лодок), что это малошумная энергетика. Поэтому обнаружить такие суда и корабли - довольно проблематичная задача.

Исходя из этого всего сказанного, я бы сформулировал следующее. Суда на водородных топливных элементах - это экологически чистые суда, обладающие хорошими характеристиками с точки зрения обитаемости экипажа и условий размещения пассажиров. А концепция, пожалуй, состоит в том, что мы заменяем традиционную энергетику с газовой турбиной, дизелями, котлами и прочим на абсолютно инновационный продукт.

 - Чем ваша организация сейчас занимается в этой области? Какие можете представить результаты деятельности?

 - Это направление мы развиваем довольно-таки давно. И поскольку Крыловский центр - это центр именно судостроительной науки, начинали мы почти сорок лет назад сугубо с морских применений. Первые практические результаты, причем очень удачные, появились еще при Советском Союзе, когда водородная энергетика так даже и не называлась. 

Мы занимаемся практическими разработками. То есть наша задача не столько в фундаментальных и прикладных исследованиях, сколько в доведении определенных проектов до стадии создания опытного образца с перспективой впоследствии организации промышленного производства энергоустановок на топливных элементах на производственных мощностях предприятия. Формировать эти решения нам позволяет то, что Крыловский центр обладает уникальными компетенциями в этой области. Причем не только в топливных элементах и водородной энергетике, но и в смежных областях, без которых невозможно продвижение этой отрасли. У нас есть подразделения, которые ведут расчеты ходкости судна, занимаются вопросами акустики, магнитных полей, автоматизацией процессов и так далее. И когда этот комплекс находится "под одной крышей", это дает достаточно значимый эффект. 

Если говорить о конкретных разработках, актуальных на сегодняшний день, то в первую очередь нужно говорить о транспортных применениях. Один из наших главных успехов в этой области был достигнут в 2019 году, когда мы представили демонстратор так называемого водородного трамвая. Это позволило нам доказать, что подобные установки представляют достаточный интерес для городского транспорта, и, более того, они применимы на нем практически. Это был определенный задел для создания экосудна.
 

Водородный трамвай с ЭХГ на основе БТЭ-50В на Московском пр. Санкт-Петербурга  (октябрь 2019 года) / Фото: "Крыловский государственный научный центр", ФГУП

 - Где, кстати, сейчас трамвай? Какова его судьба?

 - Там стандартная история. Началась плановая реконструкция трамвая для дальнейшей его эксплуатации по прямому назначению - перевозки пассажиров по одному из действующих маршрутов в Санкт-Петербурге. На время эту плановую реконструкцию прервали, чтобы адаптировать трамвай под нашу установку. После того, как был выполнен весь объем экспериментальных работ, по плану Горэлектротранса надо было вернуться к реконструкции и вводу в строй этого трамвая.
Наверное, на каком-то маршруте он сейчас также "бегает", но с поднятым пантографом, питаясь от контактной сети. А нашу установку мы демонтировали и она находится в стенах ЦНИИ СЭТ, в настоящее время используется для демонстрации потенциальным заказчикам. Скажем так, она у нас в горячем резерве.
 

Блок энергетический (электрохимический генератор) мощностью  60,0 кВт, перед установкой на "Водородный трамвай" / Фото: "Крыловский государственный научный центр", ФГУП

Теперь наша задача - перейти с суши на море и постараться внедрить эту энергетику на плавсредствах, поначалу небольшой мощности, например, на экскурсионно-прогулочном судне. Опыт будет признан позитивным, если сойдутся положительные показатели с точки зрения экологии, науки, техники и, конечно, экономики. Ведь если все будет замечательно, но невыгодно по экономическим соображениям, то проект может не иметь продолжения.

 - На какой вы сейчас стадии и когда мы можем ожидать первый образец подобного судна?

 - Насколько я знаю, сейчас в министерских кругах на самом высоком уровне ставится уже конкретная задача со сроками. В своем недавнем послании президент сказал, что в 2023 году в России появится первый водородный автобус. А к 2024 году, насколько мне известно, надо будет создать первое водородное судно малой мощности на топливных элементах.

Думается, что целесообразно поручить этот проект Крыловскому центру в силу наших компетенций. Мы готовы представить судно примерно к концу 2023 года. Но надо понимать, что это будет единичный экземпляр, а уже далее нужно будет думать над тем, как его тиражировать. В первую очередь, необходимо будет проверить экономическую эффективность. А экологические свойства мы можем гарантировать. Придется решать также несколько других вопросов, главный из которых - организация заправки водородом. Так называемых водородных заправок в России пока просто нет. То есть помимо судовой инфраструктуры нужно будет создавать и наземную. 

Так что конец 2023, может быть, середина 2024 - это реальные сроки, когда можно будет представить первое судно на водороде, а не просто демонстратор, который, в принципе, можно создать в более сжатые сроки. А здесь речь идет все-таки о судне, способном выполнять свои непосредственные функции. Если это экскурсионно-прогулочное судно, то на нем, как минимум, должно быть 10-15 пассажиров, плюс экипаж.

 - То есть даже когда будет готовое судно, мы столкнемся с проблемами инфраструктуры? Это примерно как в случае с электросудами и судами на СПГ.

Конечно, такая проблема возникнет, хотя, я думаю, что на первых порах мы ее закроем, к сожалению, за счет импорта. Подобного типа водородные заправки для автомобилей уже сотнями существуют в мире. На Западе есть фирмы, которые могут поставлять под ключ готовые водородные станции.
Но вопрос даже не в том - будет это импорт или нет. Для начала необходимо определиться с потребностью. Если у нас будет одно-два судна, то хватит и одной заправки. А если появится целый водородный флот, то это будет уже совсем другая история с созданием целой заправочной сети. 

Кроме того, в перспективе это должно коснуться и применений. Не так давно у нас была встреча с директором по развитию Северного морского транзитного коридора, который сказал, что Арктика с большой надеждой смотрит на водородную энергетику. Это касается оснащения ледоколов, танкеров, а в дальнейшем и всей инфраструктуры - те же заправки вдоль Северного морского пути, чтобы караваны таких судов могли спокойно продолжать движение. Но это уже совсем далекие перспективы, пока мы будем начинать с малых судов.

 - Что касается заправочных станций и самого топлива. Вы сказали, что в Европе размещены такие установки для автомобилей. Будут ли станции для водного транспорта, как и само топливо, существенно отличаться от автомобильных? Или же для корректной работы можно будет просто взять ее и перенести к причалу?

 - Я не вижу существенных изменений. Скорее всего, разница будет в производительности и, соответственно, в габаритах. Еще один вопрос состоит в том, что когда автомобильное транспортное средство заправляется, то оно находится в статическом положении. Судно же при этом процессе может быть подвержено качке. Соответственно, причал должен иметь более надежные соединения с крепкими стыковочными узлами. Кстати, такие технические решения уже проработаны японскими специалистами.

К тому же, нужно учитывать наличие соленой воды, заправки надо будет делать в каком-то антикоррозионном исполнении. А, в целом, функционал и состав оборудования примерно тот же. Я знаю, что зарубежные компании поставляют такие заправки не только для автомобилей и судов, но и для трамваев и поездов - это значительное развитие отрасли.

 - Раз вы заговорили о зарубежных компаниях, расскажите, пожалуйста, что сейчас происходит в этом направлении в глобальном плане? Насколько преуспели ваши коллеги за рубежом?

 - Пока то, что касается именно водного применения, не так широко развито. Автомобилей, автобусов уже насчитываются десятки тысяч, а скоро будут и миллионы. По морскому сегменту - есть несколько концепт-проектов, которые сейчас ведут наши коллеги из Голландии, Норвегии, Финляндии (компания Wärtsilä) и еще ряда стран. 

Но все они отличаются небольшой мощностью источника электроэнергии - топливных элементов. Максимум, мне известный, - это что-то около 300 кВт. По сравнению с тем, что потребуется, например, танкеру, где будут нужны десятки МВт - это капля в море. К такой цели нужно идти постепенно, небольшими шагами. Еще есть один французский энтузиаст, который создал катамаран на водороде Energy Observer, на котором он уже совершил достаточно длительное путешествие.
 

Катамаран Energy Observer / Фото: Корабел.ру

В общем, эта тема развивается во всем мире. Мы же, считаясь морской державой, пока находимся, скажем так, не в авангарде. У нас, конечно, уже есть другие инновационные проекты, когда вопрос движения решается за счет электродвижения с использованием аккумуляторных батарей. Но там тоже есть свои проблемы. Во-первых, процесс зарядки электроэнергией довольно длительный процесс. Во-вторых, подаваемая энергия ограничена емкостью аккумуляторной батареи. Так что энергетика на топливных элементах при равных условиях, по моему мнению, будет обеспечивать более длительное плавание. 


 - А что сейчас происходит в России в этой области? В плане и практических разработок, и теоретических исследований. Есть ли интерес у российских компаний?

 - Если посмотреть с точки зрения судовладельцев, то пока особого интереса к этому нет. Во-первых, наши предприниматели в своей массе не готовы воспринимать перспективные проекты, которые только в разработке, не готовы финансировать ОКРы. Во-вторых, с этими технологиями мало кто пока знаком и мало кто понимает, как это работает. К счастью, никто уже не воспринимает водородную энергетику, как что-то связанное с водородной бомбой и чем-то страшным и опасным.

Говоря про участников рынка и про компании, работающие в этом сегменте, стоит сказать, что все же есть несколько таких фирм в России. Они находятся в Москве и в Подмосковье, в городе Снежинске Челябинской области, в Екатеринбурге. Но все они не специализируются именно на морской отрасли. Поэтому могу сказать, что область судовых и корабельных энергоустановок на топливных элементах сейчас прерогатива Крыловского центра. Но это не только потому, что мы единственные в стране. 

Если говорить о технологиях, стоит упомянуть, что мы занимаемся направлением по созданию твердополимерных топливных элементов. Не буду сейчас вдаваться в сложные технические особенности, просто скажу, что, во-первых, топливные элементы на основе твердополимерного электролита (протонообменной мембраны) на сегодняшний день занимают более 80% мирового коммерческого рынка. Всего существует около семи типов коммерчески пригодных элементов, но эти - самые ходовые. А во-вторых, они наиболее адаптивны по своим характеристикам в применении на транспорте, в том числе, на судах. 

И все-таки постепенно ростки сознания среди судовладельцев прорастают - интерес к водородной энергетике и перспективам ее использования в отечественном флоте появляется. Среди таких организаций - компания "Морречфлот" - ассоциация из Ленинградской области, "Нева Тревел Компани", INOK TM и ряд других. Благодаря им мы видим небольшой сдвиг в понимании перспективности этого направления.

Буквально пару недель назад я узнал, что в связи с проблемами на Байкале, есть масштабные планы по созданию целого байкальского экофлота. Возможно, в скором будущем появится альянс, куда войдут региональные власти, и который будет заниматься вопросами переоборудования существующих судов именно под водородную энергетику. 

То есть, точки роста намечены. Теперь наша задача - их не растерять и своими разработками, и демонстрацией преимуществ, дать новый импульс к развитию этой технологии. 
 

Водородо-воздушная батарея топливных элементов БТЭ-П мощностью 50,0 кВт для энергоустановок меговаттного класса / Фото: "Крыловский государственный научный центр", ФГУП

 - Как вы думаете, когда появятся готовые наработки, будет создан полноценный проект, какая из российских верфей сможет его реализовать и построить подобное судно? Есть ли необходимость в каком-то специальном оснащении производства или это все-таки только вопрос, так скажем, энтузиазма?

 - Это вопрос, скорее, к нашим коллегам, которые занимаются именно проектированием судов. В Крыловском центре - это КБ "Балтсудопроект".

Я уже упоминал проект, который мы бы хотели с помощью финансирования Минпромторга реализовать в 2023 году. И касаемо вашего вопроса, первичная информация от коллег из "Балтсудопроекта" у нас уже есть. Такой площадкой для реализации может быть верфь "Нептун", может быть Канонерский завод... 

Вернемся к тому, что это будет совсем небольшое судно, его размерения будут в пределах 20-25 метров в длину и не более пяти в ширину. Поэтому какой-то дополнительной оснастки с точки зрения формирования корпусных конструкций не потребуется. А что касается нашей энергетики, то мы будем поставлять и монтировать установку на строящееся судно. Думаю, здесь проблем не возникнет. 

 - А какие вообще у такой установки габариты? Мы все сейчас активно стремимся к эргономичности, чтобы оборудование было максимально комфортно в эксплуатации и занимало при этом минимум рабочего пространства.
 
 - Сразу оговорюсь, что, когда мы готовили первый образец для трамвая, у нас не было цели довести установку и ее готовые на тот момент элементы до совершенства, важно было подтвердить ее работоспособность. Поэтому разместить такую систему на судне, да еще и, как мы ранее говорили, размерениями 20 на 5 метров, не представляется ни возможным, ни необходимым. 

Тут еще есть зависимость следующего характера. Существует такое понятие как "модель использования" - вопрос в том, как это судно будет эксплуатироваться. Допустим, если мы говорим о прогулочном судне, которое будет отходить, скажем, от "Медного всадника" и идти до Литейного моста, потом возвращаться и заправляться, то тогда, условно, нужно будет на судне хранить два баллона с водородом. Если будет задача от того же Медного всадника добраться до Петрокрепости и вернуться обратно - это уже совсем другая задача, баллонов, естественно, нужно будет больше. Поэтому говорить о массе и габаритах установки, не зная модели использования и характеристик судна, с моей стороны будет неправильно. 

Другое дело, что при любом из нарисованных мною сценариев, само сердце этой установки - топливные элементы - будут одними и теми же по массе и габаритам. То есть от количества запасенного водорода мощность энергоустановки на топливных элементах (ЭУ с ТЭ) не зависит. То есть, я хочу сказать, что сами топливные элементы, объединенные в батарею (БТЭ), вместе с прочим оборудованием, с обвязкой, трубопроводной арматурой, системой управления, системой преобразования электроэнергии будет весить несколько сотен килограммов и занимать при этом совсем немного места.  Исключение составляет лишь система хранения водорода на борту судна, масса и габариты которой будут целиком зависеть, как уже ранее было сказано, от модели использования.

То есть задача не просто разместить установку на судне, а еще и в том, чтобы оставалось достаточно места для пассажиров и экипажа. Так что в кубометрах вам пока не скажу, но, поверьте на слово, это будет совсем небольшой объем. Ну и масса соответственно, тоже не будет огромной, потому что судно с названными размерениями как правило имеет малое водоизмещение, это примерно 12-15 тонн. Тяжелой установке там, конечно, не место.
 

Водородо-воздушная батарея топливных элементов БТЭ-П мощностью 5,0 кВт для энергоустановок киловаттного класса / Фото: "Крыловский государственный научный центр", ФГУП

 - В начале беседы вы упомянули, что суда с такой энергосистемой будут незаметны и малошумны. Это хорошие характеристики для военных кораблей. То есть Минобороны тоже могут быть заинтересованы в этих разработках?

 - Вполне. Взять подводные лодки. Они могут быть дизельными, могут быть атомными. Последние - дорогие, шумные, они крайне дороги на всех стадиях жизненного цикла, включая стадию утилизации ядерных отходов. Недостаток неатомных субмарин в том, что их аккумуляторные батареи малоемкие - такие подлодки могут находиться под водой в течение трех-пяти дней.

В Германии, во Франции, в Испании уже есть опыт внедрения энергосистем на топливных элементах. Немецкие подводные лодки проектов 212 и 214 способны находиться в подводном положении без всплытия до 14 суток, французы анонсируют подводную автономность уже в районе - до 20-ти.

На самом деле, эти преимущества ЭУ с ТЭ делают их применения актуальными для различных типов морских и речных объектов. Например, возрождающийся у нас в стране рыбопромысловый флот. К этому аргументу у меня есть пример из Чили, где тоже стали активно продвигать технологии водородной энергетики. У них есть проблема. Их промысловый флот состоит из двух-трех тысяч баркасов, работающих на дизельном топливе. Причем это довольно старые суда. Соответственно, двигатели на них мало того, что шумят, они еще и загрязняют водные территории. И страны Европы просто отказывается покупать у них рыбу по той причине, что чилийские суда загрязняют своими выхлопными газами, пятнами мазута и так далее акватории промысла. А рыба при этом теряет свои качества. Поэтому там сейчас всерьез задумываются об оснащении рыболовецкого флота топливными элементами. 

Еще есть такой момент - промысловое судно не должно шуметь, чтобы не распугать добычу. Существуют разведывательные суда для оперативной разведки местоположения косяков рыбы. Вот и такие суда, если заменить газотурбинный или дизельный двигатель на двигатель на топливных элементах, то они будут действовать гораздо более эффективно. 

 - Когда я готовилась к нашей беседе, то обращалась не только к преимуществам водородной энергетики, но и к ее спорным моментам. Наткнулась на статью, хотелось бы попросить вас прокомментировать следующую выдержку: "Существует проблема, связанная с недостатком ключевого сырья — чистой воды. По оценкам экспертов Oilprice, для производства одной тонны водорода методом электролиза нужно девять тонн воды. При этом она требует специальной подготовки и очистки. Например, чтобы подготовить одну тонну деминерализованной воды, пригодной для электролиза, нужно две тонны обычной воды. Таким образом, понадобится 18 тонн воды, чтобы произвести тонну водорода". Действительно ли есть такая проблема, и можно ли ее решить? 

 - Как известно из школьной формулы, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. И действительно, один из самых простых способов получить водород - это разложить воду на водород и кислород. Этот процесс называется электролизом - когда вы подводите электрический ток к двум электродам - аноду и катоду, и под воздействием тока вода начинает разлагаться на водород и кислород. 

То, что нужно девять тонн, это понятно из той же самой химической формулы, потому что на один килограмм водорода нужно затратить восемь килограммов кислорода. Да еще вода, заметьте, должна быть очень чистая.

Что касается тезиса о том, что чтобы получить одну тонну чистой воды надо потратить две тонны обычной, то я поговорил со своими специалистами, и они несколько подвергают сомнению эти цифры в сторону уменьшения. 

В целом, я могу подтвердить сказанное. Но люди не смотрят дальше. По закону сохранения материи, вещество никуда не исчезает просто так. Например, вернемся к топливным элементам. Процесс, который в них происходит, обратен электролизу. То есть, если при электролизе вода разлагается, то здесь мы наоборот ее синтезируем из кислорода и водорода. 

Поэтому, если использовать такой способ получения водорода, чтобы потом продавать его, как отдельный продукт, то, действительно, будут потери. А покупатель этого водорода сможет с помощью топливных элементов вновь эту воду получать. Я даже подумал о том, что это может быть способом передачи воды в страны, где ее нехватка. Берем водород, отправляем туда и получаем электроэнергию, да ещё и воду. 

А если говорить о комбинации с электролизером и топливными элементами, то сколько воды вы потратите на то, чтобы получить водород, примерно столько же воды получится при преобразовании в электроэнергию. Так что цифры представлены более ли менее правильные, но проблема, на мой взгляд, несколько надумана. Я думаю, здесь стоит поговорить о другой, более глобальном аспекте. 

 - Каком же?

 - В нашей стране необходимо развивать водородную энергетику во всех направлениях, о чем я пытаюсь достучаться, но в массовом сознании, а главное в сознании тех высоких кругов, которые формируют в настоящее время Концепцию развития водородной энергетики в России, это пока, к сожалению, не засело. Под направлениями я имею в виду получение, хранение, транспортировку и использование водорода. И если технологии добычи и транспортировки начинают активно развиваться, ведь у нас есть такие крупные монополисты как Газпром, Роснефть, Росатом, готовые продавать водород как сырье на экспорт, то главное, на мой взгляд, направление остается без внимания. Я говорю о технологиях использования водорода. 

Представьте, построит тот же Газпром несколько заводов по производству водорода. А куда его девать? Причем, уже есть целевые показатели плана развития водородной энергетики, утвержденного Мишустиным в октябре 2020 года, согласно которому к 2030 году должно производиться 20 миллионов тонн водорода в год. А сегмент потребления при этом почему-то практически игнорируется. 
Если бы на эти 20 миллионов тонн произведенного водорода у нас были сотни тысяч судов и автомобилей для заправки, то мы бы имели определенный экономический замкнутый цикл. 
Разумеется, корпорации-монополисты от существующей схемы, конечно, выиграют. Но, в целом, в стране экономического баланса от этого не будет. 

Поэтому проблема "9 тонн воды на 1 тонну водорода" для электролиза, о которой вы говорите, сейчас не так существенна. Скорее, нужно говорить о том, где взять столько электроэнергии для организации крупномасштабного производства водорода поскольку этот процесс довольно энергозатратный. А главное кому будет нужен водород, полученный таким способом, при цене около 10$ за 1 кг, когда коммерчески приемлемой считается цена не более 2$ за 1 кг?
 

Катамаран Energy Observer, работающий на водороде / Фото: Корабел.ру

 - Как можно улучшить этот план, по-вашему?

 - Сейчас мы на этапе формирования концепции, и, как я понимаю, уже должны формироваться, отбираться конкретные пилотные проекты. Во всем этом я считаю важным то, чтобы не случилось больших перекосов в сторону крупномасштабного получения водорода. Главное, как я уже сказал, - это развитие технологий потребления водорода как источника электроэнергии. В идеале - соблюсти баланс.

Я вхожу в несколько рабочих групп, которые участвовали в формировании плана и участвуют в создании концепции, у меня есть единомышленники в упомянутом выше вопросе, но двум-трем специалистам довольно сложно влиять на общее понимание, когда у таких гигантов как Росатом или Газпром позиция иная.  

И, конечно, нельзя обходить вопрос финансирования. Вот вы спрашивали, как обстоят дела в этой сфере в мире? Так вот в других странах этому уделяется внимание абсолютно на другом уровне. В США, например, уже давно была разработана программа по внедрению водорода в автомобилестроении. Потом, правда, когда сменилась власть, ее свернули. Но тем не менее, это все равно была некая отправная точка.

Также крупные фирмы-производители уделяют этому внимание. Тот же Rolls-Royce или Hyundai. С последними мы недавно встречались и у них подготовлена замечательная программа по этому направлению. Такие крупные компании способны в одиночку тянуть достаточно серьезные проекты по развитию водородной энергетики. У нас такого не наблюдается. 

Пока не будет четкого законодательства по этому вопросу, стимулирующего гармоничное развитие всех технологических направлений водородной энергетики, говорить о каком-то прорыве сложно. А ведь это очень хорошее подспорье для нашей экономики. Во всем мире вводятся новые, все более жесткие, "зеленые" промышленные стандарты, основанные на принципах экологичности. И чтобы идти на одном уровне вместе с Европой, с Америкой, чтобы развивать экспорт, России необходимо нормативно-законодательную базу в области водородной энергетики и экологии довести до уровня ведущих зарубежных стран. 

 - Насколько экологичны методы получения водорода? То, что судоходство в этом плане выигрывает, мы поняли. Но как насчет производства водородного топлива в промышленных масштабах?

 - Я не являюсь сторонником того мнения, что можно найти абсолютно экологически чистый способ получения водорода. У любого метода на том или ином этапе проявляется экологический след. На сегодняшний день сформировалась некая градация, водород, как говорят,  "раскрасили" и присвоили разным видам свой цвет в зависимости от того, каким способом он получен. 

Первым в этом списке идет "серый" водород. Это водород, получаемый либо из природного газа, либо из дизельного топлива. Возможно еще из метанола, пропан-бутана, в общем, это углеводороды - жидкие или газообразные. А метод получения - конверсия или риформинг. Допустим, вы берете природный газ, метан, CH4, предварительно смешиваете его с водяным паром H2O и потом на некой каталитической поверхности образуется сперва так называемый синтез-газ, в котором присутствует водород. Далее этот водород тем или иным способом извлекается, а то, что остается, в первую очередь, углекислый газ, который создает парниковый эффект, просто выбрасывается в атмосферу. То есть "серым" этот тип называется не потому, что водород получается сам какой-то грязный. Нет, сам он чистый и прозрачный. Но при производстве вырабатываются и выбрасываются в окружающую среду вредные газы. Его основное преимущество в том, что он самый дешевый. По оценке специалистов, такой водород может стоить в районе полутора-двух долларов за килограмм.Приходится решать, что же важнее - цена или экология? Но зарубежные потребители вряд ли будут покупать у России такой водород.

Дальше идет "голубой" водород. При его производстве те же выхлопные газы должны утилизироваться. Способы не важны - можно получать углекислоту, сухой лед и так далее. Но все это стоит денег и на выходе цена за тот же килограмм уже будет составлять от пяти до семи долларов. 

Абсолютно экологически чистым считается "зеленый" водород. Его как раз получают, используя электролиз, о котором мы сегодня достаточно много говорили. Но в качестве источников электроэнергии для получения такого вида водорода применяются так называемые возобновляемые источники энергии. Это может быть солнечная или ветроэнергетика, могут быть приливные и геотермальные электростанции и другие нетрадиционные методы получения энергии. Стоимость полученного таким путем водорода возрастает вплоть до 15 долларов за килограмм. 

Есть также "бурый" или "коричневый", который производится методом пиролиза из угля.
Есть "желтый" водород, который получают так же электролизом, но при этом электроэнергия поступает от атомных электростанций. Это, конечно, все тоже недостаточно экологично.

Однако, если отойти от вопроса цены, давайте задумаемся. С виду все хорошо - стоит ветрогенератор или та же солнечная батарея, благодаря которым мы без вреда для экологии получаем энергию. Но ведь для того, чтобы изготовить такой генератор или батарею, надо потратить еще немалую часть энергии, которая будет получаться из более традиционных видов топлива. То есть все-таки этот экологический след, о котором я уже сегодня говорил, где-то мы оставим - это такой кумулятивный эффект. С виду, полученный водород будет "белый и пушистый", а, вернее, "зеленый и пушистый". Но какой-то урон экологии в прошлом все же был нанесен. Повторюсь, абсолютно экологически чистого способа производства, по моему мнению, не существует.

 - То есть, получается, что есть некая зависимость - с развитием той же ветровой энергетики, когда мы уже сможем вырабатывать энергию для производства ветрогенераторов от других ветрогенераторов, получится развивать и более экологичные способы производства водорода? 

 - Знаете, есть еще один важный аспект. Во-первых, для ветрогенератора или солнечной батареи нужно будет создавать компоненты, и некоторые из них, предположим, надо будет извлекать из-под земли. А это те же шахты, тут, как вы понимаете, экологией даже и не пахнет. А во-вторых, возьмем для примера солнечные батареи, которые приносят ощутимую пользу людям. Но при этом они же создают весомый негативный эффект, связанный с изменением микроклимата в районе своей локации. Когда-то я был в солнечном Лос-Анджелесе и находился рядом, не с батареями в чистом виде, но неподалеку от полностью зеркального здания. Я на себе убедился, что эти зеркала обдают не просто теплом, а буквально жаром, поднимая температуру на расстоянии 30 метров, наверное, до 50 градусов. Тоже самое происходит и здесь. Конечно, от такого воздействия на близлежащие территории будет мало хорошего.

А если говорить о ветряных станциях, то они могут менять местные ветровые потоки, а также излучают инфразвуки, не воспринимаемые органами чувств человека, но оказывающие негативное влияние, например, на птиц, которые достаточно серьезно страдают от воздействия, сбиваясь с курса. И чем больше будет таких станций по всему миру, тем масштабнее будут последствия.

У любой, даже самой хорошей идеи, в аспекте масштабных экологических технологий практически всегда есть побочный эффект. Но это не должно становиться тормозом прогресса, в любом случае, конечно, это нужно совершенствовать, изучать и внедрять. И то, что у нас в России не развиты нетрадиционные методы получения электроэнергии, все же плохо. А если ее и применяют, то не там, где нужно. Как вы думаете, в каком регионе нашей страны по статистике самое большое количество солнечных дней?

 - Логично сказать, что где-то на юге, но чувствую подвох.  

 - В Якутии! Вот там бы и пригодились солнечные батареи, а не в Краснодарском крае. Хотя, когда недавно Соединенные Штаты и Европу завалило снегом так, что все ветряные и солнечные станции там перестали работать. Поэтому нужно учитывать специфику нашей страны. Представьте, прошел снегопад и все эти солнечные батареи перестали функционировать, и поле в несколько квадратных километров надо вручную расчищать. А у ветряков на арктическом побережье начинается обледенение лопастей, мотор встает.

Короче говоря, солнце и ветер не очень надежные источники электроэнергии. Вот тут-то и пригодятся топливные элементы в комбинации с ветряком и/или солнечной батареей! Все элементарно просто. Создается энергетический комплекс, в который входят: ветряк и/или солнечная батарея, электролизер и промежуточное хранилище водорода и топливные элементы. При благоприятных условиях часть электроэнергии от ветряка и солнечной батареи подается на электролизер, который будет генерировать водород, который, в свою очередь, будет накапливаться в каких-либо емкостях. А когда мощности ветряка или солнечной батареи будет недостаточно или они вообще не смогут выдавать электроэнергию, тут в дело вступят топливные элементы и обеспечат потребителей необходимыми мощностями. А самого перехода с одного источника электроэнергии на другой сами потребители даже не заметят.
 

Катамаран Energy Observer, работающий на водороде / Фото: Корабел.ру

 - Какие у вас планы и цели по работе на ближайшие пять лет?

 - Добиться лидерства в области создания энергоустановок на топливных элементах, в первую очередь, для транспортных систем в России, а потом уже выйти на международный рынок и попытаться занять достойное место на этом рынке. 

Буквально в прошлом году, если у государства и были планы на водородную энергетику, то они были, так сказать, нечетко выражены. Сейчас же есть конкретные указания, утвержденный план развития. 
На сегодня мы находимся в активной фазе формирования портфеля заказов на основании поступивших нам многочисленных предложений, в том числе и от представителей авиапрома и от транспортников. Одно из самых перспективных направлений на данный момент - это совместный проект с участием правительства Сахалина, компании "Трансмашхолдинг" и Росатома по созданию и оснащению региона поездами, работающими на водородном топливе. Есть предложение от группы "Синара" относительно городского электротранспорта на водороде. 

Есть интересные мысли по разработке подводных аппаратов, что уже ближе к судовому применению. Технология топливных элементов позволит аппаратам находиться под водой более длительное время, чем, например, при оснащении аккумуляторными батареями. При этом наша энергосистема не требует непосредственного обслуживания в течение полугода точно, не считая, разумеется, необходимости заправки водородом. Опять же в механизме нет вращающихся элементов, а, соответственно, и шума. И, конечно, эти системы экологичны.

Плюс к этому, мы развиваем стационарную энергетику. Мы разработали отличную резервную установку, наверное, привычнее будет звучать, если я назову ее источником бесперебойного питания. Система может обеспечивать питанием любые ответственные объекты в случае перебоев в электроэнергии. 

Еще один очень интересный проект, которым мы занимаемся в интересах, в первую очередь, в интересах Газпрома, это так называемые блочно-комплектные электроэнерго снабжающие установки на топливных элементах малой мощности - 5-10 кВт - для оснащения магистральных газопроводов станциями катодной защиты. Основная "фишка" установки в том, что водород в ней генерируется непосредственно в составе самой установки методом риформинга с использованием магистрального газа.

Что касается судового применения. Во-первых, мы сейчас в стадии заключения контракта с одним из санкт-петербургских проектантов морской техники. Подробностей пока не могу разглашать. Во-вторых, на рассмотрении в Минпромторге сейчас находится наша заявка на то самое экскурсионно-прогулочное судно, с которого мы начинали нашу с вами беседу. Реальный выход такого судна, не демонстрация или опытный образец, намечен на 2023-2024 год. То есть это будет уже штатный транспорт, пригодный для полноценной эксплуатации. В общем, планы у нас масштабные и амбициозные.



Материалы по теме: 
Как в Европе осваивают судоходство на водородном топливе?
Санкт-Петербург посетил уникальный катамаран, работающий на водороде
Суда на водороде - уже реальность