Несмотря на обострение международной обстановки и на раскол между Западом и условным «Востоком» (куда причисляют и Россию), основные технологические тренды, продвигаемые западными странами, пока еще не подверглись радикальному пересмотру. До сих пор основным ориентиром для нынешних разработчиков является переход к низкоуглеродной энергетике, задающей поиск альтернатив ископаемому топливу. Как мы знаем, именно по этой причине в ряде стран (в том числе и у нас) были приняты водородные стратегии, призванные существенно снизить эмиссию СО2 и заменить природный газ в тех секторах экономики, где иные варианты невозможны.
В данном случае впечатлят тот факт, что в России водородной тематикой серьезно занимаются компании, связанные с вопросами создания новых видов топлива опосредованно – через создание энергетического оборудования. Наиболее показательный пример – Российская двигателестроительная корпорация (ОДК), где водороду стали уделять внимание еще до того, как это стало мейнстримом. Данный аспект деятельности компании был детально изложен на Международном технологическом форуме «Технопром-2022», где водородной тематике было посвящено отдельное мероприятие (о чем мы уже сообщали).
По словам представителя ОДК – Алексея Падучева, курирующего «водородную» тематику компании, - их работа в этом направлении уже несколько лет приковывает к себе внимание со стороны коллег из других компаний. Учитывая, что на сегодняшний день еще отсутствуют устоявшиеся требования относительно водорода, промышленность вроде бы не должна отвечать на такие вызовы. И, тем не менее, работа по данной тематике ведется весьма активно.
Напомним, что основной специализацией ОДК являются газотурбинные двигатели для авиации (самолеты и вертолеты). Они составляют львиную долю продукции – порядка 85 процентов. Примерно 8% приходится на промышленные газотурбинные установки и агрегаты (для перекачки газа и для газотурбинных электростанций). Еще один процент приходится на ракетные двигатели и столько же – на морские двигатели. Остальные два процента относятся к малоразмерным двигателям.
Что подвигло компанию заняться водородными технологиями? Как пояснил Алексей Падучев, давно уже муссируются слухи о том, что водород станет основным инструментом «зеленого» энергетического перехода, способным снизить эмиссию углекислого газа. Сам по себе водород, уточнил докладчик, вряд ли является неким топливом. Скорее всего, он является аккумулятором топлива, который работает в составе системы возобновляемой энергетики. В Европе, заметил Алексей Падучев, такая методика применяется уже давно – когда ветрогенераторы или солнечные электростанции с помощью установки для производства водорода утилизируют ту энергию, которую они используют в процессе генерации. Далее полученный водород может использоваться уже в качестве топлива.
«Сейчас мы видим, что большинство развитых стран активно принимают стратегии развития водородной энергетики. Более того, в 2022 году Китай ввел такую же стратегию. Мы прекрасно понимаем, что развитие водородной энергетики необходимо западным странам не только для того, чтобы «озеленить» свою экономику, но и для того, чтобы достичь необходимого уровня энергобезопасности. Это связано с тем, что водород является тем энергоносителем, который можно добывать у себя – из воды или из воздуха. И потом там же у себя его использовать», - разъяснил Алексей Падучев.
Как отметил докладчик, после февраля этого года большинство европейских стран заметно активизировались в части развития водородных технологий. И в настоящее время мы уже наблюдаем образование целых водородных консорциумов. По мнению Алексея Падучева, в ближайшее время вся энергетика так или иначе будет переходить на использование водородных энергоносителей. Более того, в 2026 году отменяются льготные квоты на трансграничный углеродный налог, который сейчас введен Евросоюзом. И те страны, которые экспортируют свои товары в ЕС, сразу же с ним столкнутся.
Какое это имеет отношение к деятельности ОДК? По словам Алексея Падучева, авиация также столкнется с углеродным регулированием. С 2027 года эти ограничения распространятся и на те самолеты, которые летают на газотурбинных двигателях. Указанные требования являются для ОДК реальными вызовами, на которые необходимо ответить. Каким путем это будет сделано?
«В авиации мы рассматривали самые разные пути снижения выбросов углекислого газа», - пояснил Алексей Падучев. Сюда относится и применение электробатарей, и использование топливных элементов для привода маршевых двигателей. И самое важное – рассматривалась возможность использования водорода в качестве топлива. Однако на сегодняшний день, считает докладчик, наиболее перспективным вариантом (на ближайшую перспективу) является применение так называемого синтетического керосина (SAF), получаемого с помощью электричества из воды и углекислого газа.
«По результатам наших анализов, - пояснил Алексей Падучев, - в среднесрочной перспективе водород не будет использоваться в составе маршевых силовых установок, поскольку это потребует существенных издержек по перестройке инфраструктуры аэропортов. Речь идет о хранилищах, заправках. Плюс ко всему – потребуется существенное изменение архитектуры самих самолетов, потому что хранить жидкий или газообразный водород под давлением 700 атмосфер в составе самолета весьма небезопасно. Для этого потребуется создание специальных хранилищ, которые при этом не должны нарушать аэродинамическую схему машины. Поэтому в ближайшей перспективе все будут переходить на SAF». В настоящее время европейскими авиационными властями разрешено использование авиационного синтетического керосина. И многие авиакомпании в Европе уже вовсю летают на этом топливе.
Что касается промышленной энергетики, то как раз здесь использование водорода способно существенно снизить выбросы углекислого газа. Таким путем мы в состоянии отреагировать на углеродное регулирование в промышленной сфере. Водород может использоваться непосредственно в виде топлива, приводящего в работу газовые турбины (работающие на земле), а также для «зарядки» топливных элементов, производящих электрическую энергию. Как следует из проведенных анализов, полностью снизить выбросы углекислого газа невозможно. Однако на сегодняшний день абсолютной необходимости в том нет. Достаточно снизить выбросы настолько, чтобы эксплуатация техники была экономически эффективной.
Поэтому в части наземной энергетики, отметил Алексей Падучев, компания будет заниматься разработкой газотурбинных двигателей, работающих на топливе, содержащем водород. Речь идет либо о метан-водородной смеси, либо о синтез-газе. Также в части малой энергетики компания будет заниматься разработкой энергетических установок, работающих на топливных элементах.
Если принимать в расчет тот водород, который планируется к широкому применению для работы наших промышленных газотурбинных установок, то здесь расчет делается на производство так называемого голубого водорода, получаемого из природного газа методом паровой конверсии. По мнению Алексея Падучева, именно данный вид водорода будет в нашей стране наиболее привлекательным с экономической точки зрения. По крайней мере, на ближайшие годы, поскольку газа у нас в стране много, а конверсия – процесс хорошо известный. Единственная проблема – это выделение углекислого газа из метан-водородной смеси и его дальнейшая утилизация.
В части создания промышленных «водородных» газотурбин будет использоваться классическая схема, с той лишь разницей, что в них произведут модернизацию камеры сгорания. Причем, предполагается возможность использования в таких турбинах как водородного топлива, так и метана. То есть, те установки, которые работают сегодня в качестве газоперекачивающих агрегатов «Газпрома», смогут работать и на низкоуглеродном топливе, и на обычном природном газе. При этом, в целях увеличения производства водородного топлива, в компании разрабатывается система преобразования природного газа – со сбором и утилизацией СО2. К сожалению, пока еще в нашей стране нет отработанных технологий по сбору и утилизации углекислого газа. Вариантов здесь много, и сейчас в этом направлении ведется соответствующая разработка – с привлечением коллег из других компаний. Данный вопрос имеет для ОДК принципиальное значение, заметил Алексей Падучев.
Таким образом, Россия пытается быть «в тренде», добиваясь технологического суверенитета по самым актуальным направлениям. Вопрос лишь в том, будет ли указанное направление действительно актуальным спустя какое-то время?
Константин Шабанов
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии