ENGLISHВ основе современного экономического уклада всего мира лежит энергообеспечение, от стабильности и качественных характеристик которого зависят организация производственных процессов, потенциал дальнейшего развития народного хозяйства и уровень жизни населения в целом. Китай как самая объемная экономика мира1 является крупнейшим потребителем энергии. По итогам 2021 года этот показатель в КНР достиг отметки 5,24 млрд тонн в стандартном угольном эквиваленте2, однако страна до сих пор в значительной степени подвержена негативному влиянию факторов риска как в вопросе стабильности, так и в части качества энергетического обеспечения.
Осенью 2021 года в Китае наблюдался энергетический кризис. В условиях стремления регионов выполнить установки центральных властей на максимизацию использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и отказ от угля на местном рынке твердого топлива возник резкий дисбаланс спроса и предложения. Цены на уголь, обеспечивающий 56% энергопотребления страны3, резко поднялись, многие ТЭС сократили объемы генерации, что привело к веерным отключениям света в некоторых провинциях Китая и приостановке производств. К числу причин сложившейся ситуации можно отнести изъяны в механизмах административного регулирования энергетической отрасли, недостаток первичного энергосырья, несовершенство электрораспределительной сети, а также технологические уязвимости ВИЭ. С учетом весомой доли КНР в международной торговле продолжительное сокращение промышленной активности, вызванное перебоями энергопоставок, могло бы иметь существенные последствия для глобальной экономики, однако власти Китая сумели достаточно оперативно нормализовать обстановку путем корректировки механизма ценообразования в энергетической сфере, поощрением роста внутренней добычи угля и его импорта.
Кризис продемонстрировал, что на текущем этапе развития технологий ветровой и солнечной электрогенерации эти источники энергии не могут обеспечить стабильные поставки, подтвердилась значимость ископаемого топлива для местной экономики. В этой связи зависимость от импорта нефти, газа и угля является фактором риска для КНР. В то же время доминирующая роль ископаемого топлива в энергетике обостряет проблему негативного антропогенного влияния на окружающую среду.
В последние годы экологическая чистота приобрела статус ключевой качественной характеристики энергообеспечения в международном дискурсе. Являясь крупнейшим эмиссионером двуокиси углерода4 [1, с. 368], Китай объявил собственные цели «зеленого» развития - достижение пика углеродных выбросов к 2030 году и углеродной нейтральности к 2060 году. Осуществление энергоперехода (увеличение доли «чистой» энергетики и ВИЭ при уменьшении использования углеродного топлива) позволит КНР снизить зависимость национальной экономики от импорта энергосырья и улучшить экологическую ситуацию в стране. Помимо этого, активный подход к разработкам и производству соответствующего оборудования вкупе с внушительным объемом внутреннего рынка ведут Китай к глобальному лидерству в сфере низкоуглеродной энергетики. Местные предприятия (учитываются выпускные мощности китайских компаний, расположенных в том числе в зарубежных странах) уже обеспечивают порядка 80% мирового производства солнечных батарей
[1, с. 374] примерно такой же объем китайских аккумуляторов используется в электромобилях во всем мире [2, с. 11].
КНР весьма активно наращивает долю чистых источников в собственном энергобалансе за счет расширения использования ГЭС, АЭС, энергии ветра и солнца5, и на фоне имеющихся достижений в «озеленении» экономики китайцы уделяют все большее внимание водороду в качестве вторичного энергоносителя, способного компенсировать изъяны других источников энергии.
В настоящее время Китай - крупнейший в мире производитель гидрогена с ежегодным показателем выработки порядка 33 млн тонн. Однако большая часть этого объема (29 млн т) имеет неэнергетическое применение в химической и нефтехимической отраслях [8]. Позиционирование водорода как источника энергии в КНР началось сравнительно недавно, в 2011 году, когда в число основных сфер высокотехнологичных отраслей энергетического сектора страны была впервые включена формулировка «разработка и использование водорода».
В последующие годы упоминание первого элемента периодической таблицы в контексте развития энергетической отрасли стало появляться все чаще. В том числе внимание к данной теме обозначено в Плане развития новых стратегических отраслей национальной промышленности на 13-ю пятилетку и программе «Сделано в Китае - 2025». В 2019 году тематика развития водородной промышленности впервые включена в Доклад о работе правительства КНР. В 2020 году в опубликованных Государственным энергетическим управлением КНР (ГЭУ) «Руководящих положениях по работе в сфере энергетики» водородная отрасль была выделена в качестве одного из ключевых направлений развития, а в 2021 году она получила свое место в Плане социально-экономического развития страны на 14-ю пятилетку. В настоящий момент этот вид энергетики упоминается в программных документах 30 субъектов провинциального уровня и более 150 городов КНР. В ряде регионов и десятках городов страны утверждены собственные планы развития отрасли «Н2».
Окончательному закреплению гидрогена как одного из магистральных направлений развития энергетической сферы способствовало принятие в феврале 2022 года Государственным комитетом КНР по развитию и реформе совместно с ГЭУ Плана развития водородной энергетики КНР на 2021-2035 годы. Документ определяет принципы и направления развития отрасли, ставит опорные задачи и обозначает методы их выполнения. В плане подчеркнуто китайское видение водорода в качестве важного элемента в процессе развития глобального энергоперехода.
В соответствии с планом долгосрочное развитие отрасли разделено на этапы, каждый из которых характеризуется наличием собственных задач роста. Первый временной отрезок ограничен 2025 годом, к этому времени в Китае рассчитывают создать комплексную среду развития водородной энергетики и в значительной степени сформировать соответствующую нормативную базу. В эти годы усилия сконцентрируются на освоении ключевых отраслевых технологий, организации производственных и логистических процессов. С учетом сложностей транспортировки и хранения водородного топлива будет сделан акцент на его применении в местах попутного производства и производства за счет ВИЭ. Количество располагаемых автомобилей на водородных топливных элементах к 2025 году должно составить примерно 50 тыс. единиц, будет развиваться система заправочных станций. Объем производства гидрогена за счет ВИЭ достигнет 100-200 тыс. тонн в год, что, по расчетам составителей плана, позволит сократить годовой объем выбросов диоксида углерода на 1-2 млн тонн.
Следующий этап продлится до 2030 года. В течение второй «водородной пятилетки» запланировано формирование инновационной технологической системы профильной промышленности, приобретет конкретные черты механизм производства и доставки до потребителя гидрогена при увеличении выработки за счет ВИЭ. За этот же срок китайские власти намерены оптимизировать схему территориального распределения производственных мощностей, которая в настоящее время характеризуется неравномерностью. Завершающий этап продлится до 2035 года, в этот период применение водорода в транспортной и промышленной областях, а также в сфере накопления энергии заметно возрастет. К моменту окончания действия программы развития гидроген должен закрепить за собой статус одного из основных элементов энергобаланса КНР.
Растущее внимание властей КНР к водородной тематике и прогресс в развитии отрасли создают предпосылки к увеличению внутреннего спроса на этот вид топлива. Китайские эксперты полагают, что к 2060 году потребность страны в водороде может достичь 130 млн тонн, при этом 100 млн тонн от этого объема будут получены за счет производств с применением углеродно-нейтральных технологий.
Как отмечено выше, Китай уже сегодня является крупнейшим в мире производителем водорода, однако бóльшая часть получаемого продукта - это «серый» или «голубой» вид топлива, то есть произведенный посредством переработки ископаемого сырья. Многие эксперты сходятся во мнении, что такой гидроген можно считать экологичным лишь условно, поскольку объем эмиссии парниковых газов при его производстве нивелирует полезный эффект водородной энергетики для окружающей среды. В этой связи в плане поставлен акцент на получение «зеленого» водорода при помощи ВИЭ и подчеркнуто мировое лидерство КНР по объему установленных электрогенерирующих мощностей на основе возобновляемых источников, которое, по мнению авторов, обеспечивает стране преимущество в производстве безуглеродного гидрогена.
«Зеленый» водород - это прежде всего топливо, полученное путем электролиза воды, при этом используемая в этих целях электроэнергия должна иметь «чистый» статус (некоторые эксперты также выделяют «желтый» водород, полученный при помощи энергии АЭС). Одним из ключевых преимуществ электролиза за счет ВИЭ является возможность территориального распределения мощностей в соответствии с потребностями рынка, что способно снизить затраты и во многом решить проблему хранения и доставки водорода до потребителя. В Китае предсказывают большое будущее водородным АЗС, которые смогут производить топливо непосредственно на месте. Вместе с тем масштабирование применения технологии электролиза воды поднимает вопрос использования или утилизации отходов производства - общепринятые решения пока отсутствуют.
Параллельно с развитием поместного производства водорода представители отрасли в Китае изучают вопрос кластеризации мощностей в местах, богатых ВИЭ. Так, в прибрежной зоне возможно использование потенциала морской ветровой энергетики, в западной части Китая - ресурсов СЭС, которые будут задействованы для масштабной выработки гидрогена с последующими поставками потребителям.
В середине 2022 года китайская пресса сообщала о реализации в стране 161-го проекта по производству водорода путем электролиза воды при помощи ВИЭ. Из этого числа 12 объектов уже запущены (суммарная выпускная мощность составляет примерно 23,1 тыс. т гидрогена в год), в стадии строительства находятся еще 22 объекта. Вместе с тем к началу 2022 года выработка водорода таким способом составляла лишь 1,4% от общего объема производства в КНР. Одним из главных препятствий на пути развития этого направления представители отрасли называют его дороговизну, однако существуют ожидания, что по мере увеличения числа СЭС и ВЭС в Китае стоимость производства водорода путем электролиза воды будет снижаться.
Также в КНР проводятся исследования по альтернативным вариантам генерации водорода, в том числе созданы экспериментальные комплексы по добыче этого топлива посредством переработки мусора [5], ведутся разработки в области фотолиза воды с целью получения гидрогена.
На текущем этапе развития перед отраслью стоит проблема безопасной и эффективной доставки первого элемента периодической таблицы до потребителя. Эксперты полагают, что одним из наиболее перспективных вариантов организации стабильного снабжения этим видом топлива является строительство водородопроводов. Для формирования соответствующей инфраструктурной сети рассматриваются возможности перепрофилирования газопроводов, а также сооружения новых, ориентированных исключительно на гидроген объектов. Представители местного профсообщества признают, что этот сегмент промышленности пока находится в начальной стадии развития: китайские водородопроводы в большинстве случаев представляют собой небольшие экспериментальные проекты. Одним из прорывов на данном направлении представлен в местных СМИ сооружаемый Китайской национальной нефтегазовой корпорацией в провинции Ганьсу объект длиной 5,7 км с пропускной способностью 10 тыс. нормальных куб. м/час.
Вовлеченность корпораций национального уровня в развитие трубопроводных поставок водорода свидетельствует о серьезном настрое китайских энергетиков, однако на сегодняшний день экономическая целесообразность строительства подобных объектов оставляет желать лучшего. По оценкам представителей отрасли, прокладка трубопровода для гидрогена стоит в четыре-шесть раз дороже аналогичного сооружения для природного газа. Кроме того, в условиях недостаточных масштабов развития этого сегмента и низкой финансовой отдачи, обусловленной невысокой стоимостью транспортировки топлива и малым потребительским спросом, строительство гидрогенопроводов требует крупных инвестиций и особой заинтересованности держателей капитала [9].
Другим способом доставки водорода до потребителя является перевозка в цистернах под высоким давлением, этот метод активно применяется в Китае. Главным его недостатком, по заявлениям местных экспертов, является весьма ограниченный радиус перевозки топлива в водородовозах: стандартная автоцистерна с давлением 20МПа транспортирует 250-350 кг гидрогена на расстояние до 200 км. При увеличении расстояния стоимость перевозки становится выше и лишает ее коммерческого смысла. Китайские профильные организации работают над решением данной проблемы, сообщается о создании экспериментальных условий для применения технологий и оборудования для транспортировки топлива под более высоким давлением на дальние расстояния6 [8].
В целом в Китае намерены развивать полный комплекс компетенций в сфере хранения и доставки водорода, это подтверждается наличием в Плане развития водородной энергетики предписаний по углублению разработок в областях предотвращения водородного охрупчивания металлов, изучения вопросов утечки, диффузии и взрывоопасности водорода. В документе также поощряются исследования по таким направлениям, как хранение и перевозка водорода в жидком состоянии при низких температурах, а также в твердом состоянии и в виде органических жидкостей. Ускорится разработка законодательной основы в области безопасности хранения и доставки этого вида топлива.
В числе ключевых сфер применения водорода в Китае выделяют промышленность, транспорт и энергетику. Как отмечалось выше, в настоящее время абсолютное лидерство по потреблению гидрогена в КНР принадлежит химической промышленности. По мере развития национальной экономики страны и ее экспортного потенциала можно ожидать увеличения спроса на водород со стороны химпрома. Вместе с тем рост производства первого элемента периодической таблицы в перспективе видят полезным и для металлургии, где гидроген может применяться как восстановитель, а также как высококачественный источник тепла. По оценкам аналитиков, к 2060 году потребление водорода такими отраслями, как нефтехимия, химия и сталеварение, может достичь 54-82 млн тонн в год, что будет составлять более 70% от общего объема использования водорода в КНР. Активизация этого процесса прогнозируется после 2035 года, когда китайское производство «зеленого» водорода, по ожиданиям экспертов, существенно возрастает [8].
Весьма динамично развивается транспортное направление. По состоянию на начало 2022 года в Китае эксплуатировалось более 7700 единиц автомобилей на водородных топливных элементах, работали свыше 250 водородных заправочных станций - рекордный показатель в мировом масштабе [7]. Ведущие автоконцерны страны запускают производства «водородомобилей», у таких международных корпораций, как «Тойота» и «Хендай», имеются планы входа на местный рынок [7], что в сумме приводит к поступательному увеличению предложения на рынке. В первом полугодии 2022 года с конвейеров в Китае сошло более 1800 единиц автомобильного транспорта на водороде, что превысило общий показатель сборки за 2021 год. Представители отрасли ожидают, что по итогам 2022 года будет произведено более 3 тыс. «водородомобилей», а в 2023 году их выпуск в КНР перешагнет отметку в 5 тыс. единиц [7]. Масштабирование водородного автомобилестроения и развитие соответствующей технологической и производственной базы ведет к снижению затрат на изготовление комплектующих и транспортных средств в целом, что позитивно влияет на динамику производства.
С целью стимулирования практического применения транспорта на новом виде топлива в КНР в 2020 году запущен проект по образцовому использованию «водородомобилей». В период до 2025 года в городе Шанхае, региональном кластере Пекин - Тяньцзинь - Хэбэй, а также в провинции Гуандун применяется поощрительная политика, направленная на расширение использования водорода в сфере транспорта, прежде всего грузового. Цель проекта - сформировать соответствующие рынки и производственно-потребительские цепочки регионального масштаба. Согласно ожиданиям представителей отрасли, к концу экспериментального периода число автомобилей на топливных элементах в указанных регионах превысит 25 тысяч, а число водородных АЗС составит свыше 350 единиц. В 2022 году к эксперименту подключилась провинция Хэнань.
В области водородного автомобилестроения китайцы пока делают акцент на коммерческом транспорте - грузовых и пассажирских автомобилях. Эксперты полагают, что при сохранении темпов развития отрасли к 2050 году доля большегрузов на водороде будет превышать 50% от общего числа. Стоит отметить, что автомобили - не единственный вид транспорта на гидрогене, разрабатываемый в Китае. Эксперименты проводятся также в сферах водного и воздушного транспорта, включая беспилотные летательные аппараты. Кроме того, в 2021 году состоялся экспериментальный запуск железнодорожного локомотива на водородных топливных элементах.
Другим важным направлением применения гидрогена в Китае видят энергонакопление. При таком варианте использования водород может производиться за счет избыточной (сверхплановой) выработки СЭС, ВЭС, АЭС и других видов электростанций, храниться и затем использоваться для получения электроэнергии в случае необходимости. Практическая имплементация подобной схемы может стать одним из эффективных решений проблемы нестабильности электрогенерации за счет энергии солнца и ветра.
Сегодня в КНР создаются экспериментальные комплексы, сочетающие в себе элементы тепловой, возобновляемой и водородной электрогенерации. Ярким примером является запущенный в июле 2022 года в провинции Аньхой гибридный проект мегаватт-класса. Годовая выработка гидрогена комплексом превышает 700 тыс. куб. нанометров, предельный объем электрогенерации за счет водорода - 730 тыс. кВт/ч. Это первый в стране объект смешанной генерации такого масштаба, где права на интеллектуальную собственность принадлежат китайским разработчикам [3].
Технологическая независимость национальной водородной отрасли - один из приоритетов КНР. Государство стимулирует и поощряет осуществление научных разработок в данной области, поддерживает их практическое применение. Активно развивается локализация выпуска комплектующих для водородных топливных элементов: в период с 2017 по 2020 год этот показатель, по подсчетам местных аналитиков, вырос с 30 до 60%. Прилагаются усилия к увеличению производства катализаторов и мембранных электродов. В 2021 году в городе Ухань запущена первая в стране автономно управляемая линия по производству протонообменных мембран, способная выпускать до 300 тыс. м2 продукции в год, что позволит обеспечивать данной комплектующей до 20 тыс. автомобилей на водородных топливных элементах. Выпускаемые мембраны могут также применяться для нужд стационарных электростанций, резервных источников питания и беспилотных летательных аппаратов. В Китае также отработаны технологии изготовления водородных баллонов третьего класса с максимальным давлением 35 МПа, имеются производственные мощности для выпуска баллонов с давлением 70 МПа.
Для тех комплектующих, производство которых пока не налажено, китайские власти применяют меры по стимулированию импорта. Так, с начала 2022 года установлена временная сниженная пошлина на ввоз мембранных электродов, биполярных пластин, насосов циркуляции, углеродистых электродных пластин. Ранее, в 2021 году, льготные таможенные ставки начали действовать для компрессоров, применяемых в топливных элементах.
В целях координации и консолидации усилий на «водородном треке» по инициативе Национальной энергетической инвестиционной корпорации при поддержке заинтересованных государственных ведомств в 2018 году был создан Китайский водородный альянс (China Hydrogen Alliance). На сегодняшний день состав его участников насчитывает более 150 учреждений, включая 29 госкорпораций центрального подчинения, 23 региональных государственных предприятия, 18 университетов, НИИ и поместных объединений, 29 компаний с участием зарубежного капитала, а также 51 частное предприятие. Территориальный охват деятельности объединения покрывает 22 провинции (включая города центрального подчинения и автономные районы). Китайский водородный альянс видит своей задачей объединение усилий своих членов в интересах развития отрасли, формирования научно-исследовательских, производственных и логистических цепочек. Альянс также является весьма активным организатором отраслевых конференций и презентаций.
Принятие долгосрочного плана развития отрасли водородной энергетики направило позитивный сигнал инвесторам и стимулировало повышение рыночной активности связанных предприятий. В июне 2022 года на Шанхайской фондовой бирже состоялись первичные размещения акций трех компаний сферы водородной энергетики, готовится выход на IPO еще ряда экономоператоров. Кроме того, наблюдаемая с начала 2022 года высокая цена на традиционные виды топлива дополнительно стимулирует приток инвестиций в альтернативную энергетику, включая водород.
Таким образом, в Китае нацелены на комплексное развитие водородной промышленности с акцентом на разработку собственной технологической базы. Политическая воля руководства страны, финансовые возможности и объем внутреннего рынка создают благоприятную почву для дальнейшего прогресса отрасли и скорейшего коммерческого внедрения передовых технологий производства, хранения, транспортировки и применения гидрогена. Вместе с другими новыми видами энергетики водород рассматривается в Китае как средство достижения энергетической независимости. При этом, как прогнозируют некоторые аналитики, гидроген к 2060 году должен занять порядка 20% в общем энергобалансе страны. Подчеркивается, что развитие отрасли в Китае будет осуществляться на основе рыночных принципов при контроле со стороны государства, что контрастирует с местной системой ценообразования и сбыта традиционного энергосырья.
Масштабное применение водорода в будущем внесет существенные изменения в структуру энергобаланса КНР. В случае успешного рыночного внедрения технологий гидрогенного и иных видов энергоаккумулирования можно ожидать ускорения темпов отказа Китая от ископаемого энергосырья, в первую очередь угля. Поскольку Пекин является крупнейшим потребителем и импортером энергоносителей, подобная тенденция отразится на международной архитектуре энергетической торговли. Также следует учитывать, что новые виды энергетики, включая гидрогенное направление, являются весьма металлоемкими. Дальнейшее масштабирование использования ВЭС, СЭС, водородных технологий и т. п., а также растущий потенциал Китая по экспорту оборудования данных направлений обусловливают увеличение китайского спроса на металлы, в том числе редкоземельные.
Принимая во внимание ориентацию европейских стран, США, Японии и Республики Корея на развитие новых видов энергетики, можно ожидать усиления конкуренции между этими странами и Китаем как на рынке сырьевых ресурсов, в первую очередь металлов и металлических руд, так и в сфере реализации готовых продуктов и решений. Как представляется, становление отрасли чистой энергетики в разных странах и регионах мира, весьма вероятная борьба за рынки сбыта и распространение технологических стандартов в будущем могут привести к возникновению новых и усилению имеющихся точек геополитической напряженности в мире, одновременно открывая новые возможности для выстраивания международного взаимодействия.
1Согласно данным Всемирного банка, по итогам 2020 г. КНР имела наивысший показатель ВВП по паритету покупательной способности среди всех стран и регионов мира.
2База данных Государственного статистического управления КНР в сети Интернет // URL: https://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=c01
3Там же.
4По итогам 2019 г. КНР обеспечила 29% мировых выбросов СО2, вызванных сжиганием топлива.
5По итогам 2021 г. установленная мощность ГЭС в Китае составила 39 млрд КВт (+5,6% по сравнению с 2020 г.), АЭС - 53 млн КВт (+6,8%), подключенных к сети ВЭС 32,85 млрд КВт (+16,6%), подключенных к сети ФЭС - 30,6 млрд КВт (+20,9%) - данные Госэнергоуправления КНР.
6Энергетическая газета. 13.12.2021. С. 10.
Источники и литература
1. Ергин Дэниел. Новая карта мира: энергетические ресурсы, меняющийся климат и столкновение наций. М.: Интеллектуальная литература, 2021.
2. Питрон Гийом. Третья цифровая война: энергетика и редкие металлы. М.: АСТ, 2021.
3. У Чанфэн. 国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站投运/ В Китае запущен в эксплуатацию первый опытный комплекс водородной энергетики мегаватт-класса // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2022. 11 июля. С. 3.
4. Чжун Жуй. 中外企业联手助力氢能产业加速跑/ Китайские и зарубежные предприятия совместно ускоряют развитие водородной отрасли // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2022. 8 августа. С. 4.
5 Чжун Жуй. 垃圾制氢 前景可期/ Многообещающие перспективы производства водорода из мусора // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2021. 27 сентября. С. 9.
6. Чжун Жуй. 氢燃料电池汽车迈入新增长期/ Отрасль автомобилей на водородных топливных элементах входит в новый этап роста // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2022. 1 августа. С. 12.
7. Чжун Жуй. 氢能“缺氢”解药在哪/ Решение проблемы «нехватки» водорода // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2022. 2 мая. С. 3.
8. Чжун Жуй. 氢能应用场景日趋多元/ Область применения водородной энергетики непрерывно расширяется // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2021. 13 декабря. С. 10.
9. Чжун Жуй. 管道输氢示范小试牛刀/ Первые испытания возможностей водородных трубопроводов // 中国能源报/ Энергетика Китая. 2022. 18 июля. С. 8.
