Водород – это универсальный элемент, который является неотъемлемой частью почти всех органических веществ, ископаемых углеводородов и, самое главное, воды. В своей молекулярной форме водород на протяжении многих десятилетий является важным сырьем для нефтехимической промышленности и производства удобрений.
В документе поясняется, что водород в природе чаще встречается в виде соединений, чем в чистом виде. Существуют различные способы производства водорода, что является преимуществом водородной энергетики, так как снижает зависимость от отдельных видов сырья.
"Наиболее экономически выгодным производством водорода является производство водорода из ископаемого сырья, но это не решает проблем, связанных с выбросами парниковых газов. Снизить уровень выбросов можно за счет водорода, полученного с использованием технологий улавливания и хранения углекислого газа и методом электролиза воды с применением энергии объектов ВИЭ и атомной энергетики", – говорится в концепции.
При этом в зависимости от технологий производства и наличия углеродного следа при производстве водорода существует "цветовая" градация водорода. Хоть терминология и не применяется в нормативных документах международных организаций, использование "цветовой градации" следует применять с учетом особенностей:
- зеленый водород – водород, произведенный с помощью энергии с ВИЭ методом электролиза воды;
- голубой водород – произведенный из природного газа с применением технологий улавливания и хранения углекислого газа;
- розовый/красный/оранжевый водород – произведенный с помощью энергии из АЭС методом электролиза воды;
- серый водород – произведенный из природного газа без применения технологий улавливания и хранения углекислого газа;
- белый водород – водород, производимый естественным путем в подземных залежах.
Метод, основанный на цвете, уделяет внимание лишь способу производства водорода, не охватывая полную цепочку формирования углеродного следа.
Кроме того, в цепочке производства часто присутствуют другие объекты, которым невозможно или нецелесообразно присваивать цветовую маркировку.
Указывается, что данная цветовая классификация будет применена в рамках данной Концепции для создания единого понятия и унификации при реализации водородных проектов. При этом по мере изменения и принятия единой международной классификации водорода будут предприниматься меры по обновлению принятой классификации в Казахстане.
Вместе с тем указывается, что существуют сложности и сдерживающие факторы в развитии водородной энергетики. Основными из них являются проблемы материаловедения, так как нет совершенной технологии транспортировки, хранения водорода. Транспортировка и хранение возможны пока только в составе соединений водорода с другими химическими элементами.
Проблема хранения связана также с тем, что водород имеет самую маленькую молекулу и атом из всех химических элементов и его атомы способны проходить через молекулярную решетку других элементов, из которых могут изготавливаться средства хранения либо транспортировки (трубы, емкости и т.д.).
"Такие недостатки являются причиной того, что водород используется в незначительной степени в современной экономике и практически не используется в виде топлива. Самый рациональный способ использования водорода в виде топлива – это эффективно производить водород на месте потребления, исключая транспортировку и хранение, что, в свою очередь, потребует развития вспомогательной инфраструктуры для генерации достаточного количества водорода необходимого той или иной отрасли, использующей водород", - поясняют разработчики.
Развитие водородной энергетики
После изучения международного опыта в части развития водородной энергетики в министерстве разработали собственное видение развития водородной энергетики в стране.
Так, говорится, что развитие водородной энергетики позволит реализовать преимущества Казахстана и провести диверсификацию углеводородного сектора, обеспечит опережающую трансформацию экономики в новый технологический уклад и получение масштабных выгод, необходимых для динамичного социально-экономического развития страны.
Развитие водородной энергетики сосредоточено на следующем:
- создание правового и регуляторного подразделения республиканского масштаба, которое в будущем усилит развитие отрасли путем совершенствования нормативной правовой базы и системы национальной стандартизации, что позволит определить роль водорода, как одно из перспективных направлений;
- регулирование внутреннего рынка в части производства и использования водорода;
- научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по изучению производства, применения, транспортировки и хранения водорода для дальнейшего его использования в секторах экономики, а также усовершенствованию технологии улавливания и хранения углерода с последующим внедрением на предприятиях для достижения национальных и международных целей по сокращению выбросов парниковых газов;
- изучение и поиск новых возможностей использования водорода в промышленности, большегрузном транспорте и газовых турбинах, в связи с растущей добычей природного газа;
- разработка и создание новой технологической линии производства экологически чистого водорода и его оптимального смешивания с природным газом, создание нового высокоэффективного "газо-водородного топлива" с целью использования в газотурбинных ТЭЦ и других;
- привлечение инвестиций, международное сотрудничество и предоставления государственных мер поддержки;
- реализация пилотных проектов по типу водородных кластеров в целях использования водорода в различных сферах экономики, в том числе производство водородного транспорта;
- реализация международных водородных проектов, которое привлечет не только инвестиции в страну, но и технологий и компетенций, что повысит общий уровень знания народа Казахстана;
- разработка новых путей удешевления цепочки стоимости производства зеленого водорода, в том числе за счет применения локальных технологий и материалов;
- создание новых возобновляемых источников энергии (ветер, солнце, ГЭС) для дальнейшего направления электроэнергии на производство водорода;
- развитие газовой инфраструктуры с последующим использованием его для производства и/или транспортировки водорода;
- развитие водородной энергетики в формате "образование –наукоемкие технологии – производство" и создание Водородного хаба;
- развитие водородно-ядерной энергетики в рамках программы МАГАТЭ по неэлектрическим применениям ядерной энергии для производства водорода с применением высокотемпературного технологического тепла;
- разработка инновационных технологий и технических решений по переработке водородсодержащего газового сырья (попутный нефтяной газ с высоким содержанием сероводорода) с целью получения водорода и серной кислоты с применением плазмохимических методов (линейные и импульсные ускорители электронов).
Развитие водородной энергетики будет основываться на следующих принципах:
- Устойчивости: водородная энергетика должна стать частью стратегии низкоуглеродного развития, направленная на снижение выбросов парниковых газов и уменьшение зависимости от традиционных источников энергии.
- Инноваций: Казахстан всячески будет стимулировать инновации и разработку новых технологий для более эффективного производства, хранения и использования водорода.
- Интеграции с возобновляемыми источниками энергии: водородная энергетика будет тесно интегрироваться с возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер и солнце, чтобы обеспечить устойчивое и экологически чистое производство водорода.
- Развития инфраструктуры: Казахстан будет стремиться развивать соответствующую инфраструктуру для производства, транспортировки и использования водорода, включая заправочные станции, хранилища и транспортные сети.
- Партнерства: на пути развития водородной энергетики Казахстан будет стремиться сотрудничать с международными партнерами, компаниями и организациями для обмена знаниями, технологиями и опытом в области водородной энергетики.
- Стандартизации и регулирования: будут разработаны необходимые стандарты и регулирования для обеспечения безопасности, качества и устойчивости водородной энергетики в Казахстане.
- Образованности и информирования: на постоянной основе будут проводиться образовательные кампании и информационная работа среди населения о преимуществах и возможностях водородной энергетики.
Заложенные в Концепции видение, принципы и подходы направлены на обеспечение опережающего развития отрасли и сокращение выбросов парников газов.
Таким образом, на основе видения, принципов и подходов развития водородной энергетики, а также с учетом тенденций, изложенных в настоящей Концепции, для достижения поставленной цели предполагается реализация задач следующими действиями:
- будут созданы водородные кластеры, которые будут способствовать созданию экспортно-ориентированного производства водорода и энергетических смесей на его основе, а также обеспечивать их поставки на внутренний рынок Казахстана;
- для разработки и внедрения отечественных технологий водородной энергетики будет создана научно-технологическая инфраструктура, объединяющая носителей компетенций в области водородной энергетики (главным направлением деятельности таких центров станет полный цикл разработки технологий от уровня научных исследований до этапа их внедрения в производство), в том числе, включение частных инициатив в данную инфраструктуру с дальнейшей глубокой интеграцией;
- для организации производства, экспорта и применения водорода и энергетических смесей на его основе на внутреннем рынке РК будет предусмотрена реализация пилотных проектов;
- будет организовано производство низкоуглеродного водорода на экспортно-ориентированных промышленных предприятиях, использующих водород в процессе производства продукции;
- будет реализован пилотный проект по созданию водородного автомобильного (в первую очередь автобусы и грузовые автомобили) и железнодорожного транспорта с дальнейшим ее внедрением в крупных городах в целях снижения экологической нагрузки;
- будет создана необходимая инфраструктура для водородного транспорта (заправочные станции);
- будут созданы опытные полигоны производства и применения водорода в качестве накопителя энергии в локальных энергосистемах с его последующим использованием для генерации электроэнергии;
- будут реализованы пилотные проекты по использованию водорода в жилищно-коммунальном хозяйстве при условии подтверждения их безопасности и экономической эффективности;
- для стимулирования инвестиций в развитие водородной энергетики будут использованы меры государственной поддержки;
- в рамках стимулирования научных исследований и конструкторских разработок в области водородной энергетики будут использованы меры государственной поддержки, в том числе применение повышающего коэффициента к расходам на указанные научные исследования, уменьшающим налогооблагаемую прибыль организаций, гранты на разработку водородных технологий, формирование целевых фондов из бюджетных и внебюджетных источников;
- будет предусмотрена разработка исследовательских программ (в том числе в формате комплексных научно-технологических программ, научно-технологических проектов полного жизненного цикла) и их фокусировку на преодолении технологических ограничений (барьеров), сдерживающих развитие водородной энергетики;
- в целях стимулирования производства промышленной продукции для водородной энергетики будут использованы действующие меры государственной поддержки, а также при необходимости будут созданы новые механизмы государственной поддержки;
- поэтапно будут внедрены механизмы государственного регулирования выбросов углекислого газа в части реализации добровольных климатических проектов, валидации проектов и верификации выбросов и поглощений углекислого газа;
- будут разработаны инструменты поддержки реализации проектов по снижению выбросов углекислого газа, увеличению потребления водорода и применения энергоносителей, товаров и услуг с низким углеродным следом;
- будут разработаны предложения, направленные на субсидирование проектов водородной энергетики в целях обеспечения конкурентоспособности водорода относительно традиционных энергоносителей;
- будет создана необходимая нормативно-правовая база и документы по стандартизации в области водородной энергетики.
Ожидаемые результаты:
- Трансферт существующих водородных технологий.
- Наращивание знаний и обмен опытом в целях разработки новых возможностей производства водорода.
- Повышение квалификации отечественных кадров.
- Создание новых рабочих мест.
- Увеличение доли объема возобновляемых источников энергии.
- Исполнения международных обязательств по климату и декарбонизации.
- Повышение инвестиционного климата Казахстана.
- Модернизация существующей и создание новой инфраструктуры водородной энергетики.
- Развитие международных отношений и повышение репутации Казахстана, как ответственного исполнителя международных обязательств.
- Импульс развития отечественных технологий в рамках здоровой конкуренции.
- Повышение уровня признания РК в рамках научно-технического потенциала по созданию и развитию водородных технологий.
- Улучшение инвестиционной привлекательности проектов отечественного производства и развитие экспортоориентированной отрасли.
- Вовлечение в переработку попутных нефтяных газов с высоким содержанием сероводорода казахстанских нефтегазовых месторождений с получением водорода и серы или серной кислоты.
- Улучшение экологической ситуации в регионах добычи нефтегазовой продукции.
- Расширение сферы применения высокоэнергетических атомных реакторов и ускорителей электронов для решения прикладных задач с созданием дополнительных промышленных кластеров по получению полезных продуктов на планируемых к строительству новых АЭС.
- Трансферт существующих водородных технологий.
- Наращивание знаний и обмен опытом в целях разработки новых возможностей производства водорода.
- Повышение квалификации отечественных кадров.
Также разработан План действий по реализации Концепции развития водородной энергетики в Республике Казахстан до 2040 года.
Документ размещен на сайте Открытые НПА для публичного обсуждения до 13 мая.
