Прогноз развития и использования альтернативных видов топлива в течение 10 лет
Четвертый энергопереход с «грязных» угля, нефти и газа на более чистые источники энергии, остается актуальным, несмотря на сегодняшний дефицит ископаемого топлива на мировых рынках.
Климатическая повестка и дефицит традиционных источников энергии заставляет мировое сообщество переходить от слов к делу и активно развивать альтернативные источники топлива. Развитие альтернативной энергетики — долгосрочная история. Но уже сейчас отдельные компании и целые страны презентуют свои проекты и дорожные карты по развитию новых видов топлива. Елена Крившич, партнер Strategy Partners, на форуме «Транспорт России 2021» рассмотрела, какие виды топлива предлагается производить взамен ископаемого топлива. В своем докладе «Использование новых видов топлива на транспорте» эксперт отметила, мировые тенденции на декарбонизацию и «зеленый транспорт» выводят на первый план альтернативные виды топлива, которые будут вытеснять традиционное на всех модальностях.

Спрос на газ будет расти во время переходного периода, вплоть до 2025 года, а затем будет постепенно сокращаться. Распространенность этого ресурса делает переход на газ довольно быстрым. Газ как топливо может быть использован для морских судов и автомобилей. Половина потенциала газового ресурса страны приходится на Сибирь и Восточную часть России.
Электричество — это развивающийся тренд. Сегодня создание и совершенствование электромобилей идет высокими темпами. Недостаток в виде дефицита зарядных станций постепенно уходит в прошлое и перестает быть проблемой. В связи этим получится довольно быстро перевести на электричество автомобили и железнодорожный транспорт.
Биотопливо потенциально может быть использовано в морском и авиатранспорте ввиду ограниченных возможностей применения других видов альтернативного топлива в этих областях. Широкому распространению этого вида топлива может помешать его низкая энергоемкость и необходимость развивать или переориентировать сельское хозяйство для его производства.
Водородная энергия в потенциале является наиболее эффективной для транспорта из-за высокой энергоемкости и экологичности (в зависимости от способа производства водорода, выбросы СО2 могут быть ниже, чем у электрического транспорта). На текущий момент многие страны планируют развивать это направление и разрабатывают автомобили и поезда на водородных топливных элементах.
В энергетическую стратегию России до 2035 года включается развитие производства и потребления водорода. В базовом сценарии планируется экспортировать 0.2 млн. тонн водорода в 2024 году, 2 млн. тонн в 2035 и 15 млн. тонн в 2050. В концепцию развития водородной энергетики РФ входит создание Восточного водородного кластера с ориентацией на экспорт в Азию и развитие водородных инфраструктур в сфере транспорта и энергетики.
Согласно Атласу российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака, на Сибирский и Дальневосточный федеральные округа приходится:
  • 12 проектов по производству «зеленого» водорода. Напомним, что «зеленым» называют водород, получаемый с использованием возобновляемых источников энергии, считается экологически чистым, CO2-нейтральным топливом.
  • 3 проекта по производству «голубого» водорода, полученного путем паровой конверсии метана, но при условии улавливания и хранения углерода, что дает примерно двукратное сокращение выбросов углерода.
  • 1 проект по производству низкоуглеродного водорода, то есть водорода, произведенного со значительно сниженными выбросами парниковых газов в течение всего жизненного цикла по сравнению с существующим производством ископаемого водорода.
Источник: Атлас проектов Минпромторг; анализ Strategy Partners
Установленная мощность энергосистемы Сибири составляет 52 тыс. МВт, Дальнего Востока — 11 тыс. МВт. ГЭС в структуре составляет 48,5% для Сибири и 51,7% для Дальнего Востока. Производство водорода на мощностях ГЭС в данных регионах позволит как удовлетворить спрос на внутреннем рынке, так и организовать экспорт в страны АТР. В этих регионах существует большой потенциал для производства электроэнергии, однако стоимость её транспортировки крайне велика.
В то же время стоимость транспортировки водородной энергии через трубопровод в 80 раз меньше стоимости транспортировки электроэнергии по проводам. Помимо трубопроводов, водород можно транспортировать на большие расстояния в виде аммиака и сжиженного водорода. Таким образом, при развитии водородной энергетики можно наладить как экспорт водорода, так и обеспечить энергией изолированные регионы РФ.
Также в Сибирском регионе достаточно палладия, который благодаря своим свойствам и способности абсорбировать водород имеет широкие перспективы использования в водородной энергетике — в производстве материалов для хранения и транспортировки водорода, электродных материалов, катализаторов, топливных элементов и датчиков.
Применение водорода в транспорте обусловлено его экологичностью (нулевые выбросы при высвобождении энергии) и высокой энергоемкостью (в 3 раза выше, чем у нефти). Основное преимущество водородных автомобилей перед электромобилями состоит в увеличенном запасе хода и меньшем (в 10−20 раз) временем заправки. Большая энергоемкость водородных топливных элементов по сравнению с аккумуляторами также позволяет увеличить грузоподъемность.
Многие автопроизводители уже выпускают отдельные типы ТС на водороде и видят потенциал за счет повышения экологичности и функциональных характеристик. На водородном двигателе выпускают легковые автомобили следующие производители: Honda, Toyota, Merсedes, Hyundai, BMW, Audi. Легкие грузовые автомобили выпускают Opel, Renault, Peugeot, тяжелые грузовикиーHyundai. Глобальные производители автобусов на водородном топливе: Ford, Toyota, Mercedes, в России — компания KAMAZ.
Рост количества автомобилей в соседних с Сибирью и Востоком регионах превышает темпы развитых стран и является драйвером всего рынка водородных автомобилей.
По данным анализа Strategy Partners, на июнь 2021 года лидер по использованию автомобилей на водороде — Южная Корея (15 тысяч машин), на втором месте США (11 тысяч автомобилей) и за ними на третьем месте — Китай (8 тысяч машин). Реже можно встретить автомобили на водородном топливе в Японии (6 тысяч) и Европе (3 тысячи).
Источник: IEA; анализ Strategy Partners
Анализ количества автомобилей на водороде по видам показал, что большая часть приходится на легковые автомобили — 26 тысяч машин, на автобусы — 6 тысяч и грузовые — 4 тысячи.
На текущий момент в коммерческой доступности существует пассажирский моторвагонный подвижной состав на водородном топливе (компании ALSTOM OBB) с следующими характеристиками: запас хода 1000 км., максимальная скорость 140 км/ч, срок эксплуатации 30 лет. Разработка маневренных и магистральных локомотивов находится на ранней стадии.
В Евросоюзе заявляют, что «применение водородных поездов максимально эффективно на неэлектрифицированных и непопулярных маршрутах длиной ~100 км». Российские транспортные компании, такие как «CTM» считают, что «совокупная стоимость владения локомотива на водороде к 2024 году будет на 5−7% ниже аналогов на традиционном топливе». «Трансмашхолдинг» планирует запустить первые семь водородных поездов на Сахалине к 2023 году. РЖД пока в ожидания подтверждения экономической эффективности технологий.

ЖД является самым энергоэффективным и экологичным, среди всех видов моторизированного пассажирского транспорта. В среднем энергозатраты ЖД транспорта в расчете на пассажиро-километр в 12 раз ниже, а выбросы в 7−11 раз ниже, чем у автомобильного и авиатранспорта. При этом в 2020 году на нефтепродукты приходилось 55% всего потребления энергии ЖД транспортом.

Для реализации сценария нулевых выбросов необходимо перевести почти 100% ЖД пассажирской инфраструктуры на электричество и водород к 2030 году. Планируется производить электрификацию всех новых ЖД маршрутов с высокой проходимостью и использовать поезда на водородных топливных элементах или аккумуляторах на коротких и непопулярных маршрутах, дополнив их частичной электрификацией и зарядными станциями, расположенными по пути.

Международные машиностроительные компании и инвесторы уже приступили к разработке двигателей и топливных ячеек для рынка морского транспорта.
В настоящий момент альтернативное топливо почти не используется в морском транспорте. При отсутствии регулирования, прогнозируется, что около 2% потребления энергии в морском транспорте в 2030 году и 5% в 2050 году будет приходится на источники с низким и нулевым выбросом СО2, что значительно ниже 15% в 2030 и 83% в 2050 году, в соответствии со сценарием о нулевом загрязнении атмосферы. Применение водорода и аммиака в качестве источников энергии является одним из наиболее перспективных способов для реализации данного сценария.
Компания Wartsila занимается разработкой корабельных двигателей, работающих на топливе с 70% содержанием аммиака и чистом водороде. Ожидается, что прототип двигателя на чистом аммиаке будет разработан к 2023 году. В настоящее время двигатели компании могут работать на природном газе, биогазе, синтетическом метане или водородных смесях с содержанием водорода до 25%.

Ситуация с альтернативными видами топлива на транспорте в Сибири и на Дальнем Востоке

В России Сибирь и Дальний Восток лидируют по количеству используемых электромобилей (более 60% от всех автомобилей в России) за счет покупки бюджетных и подержанных моделей из Японии. Другой причиной популярности электротранспорта в этих регионах является соотношение цен на бензин и электричество — бензин дороже, чем в среднем по России на 6%, а электричество субсидируется по программе экономического развития территорий. Главными барьерами для использования в этих регионах электротранспорта считают малое количество зарядных станций и температуру (аккумуляторы бюджетных автомобилей, в отличие от, например, Tesla, плохо приспособлены к низким температурам и запас их хода снижается примерно в 2 раза. Из-за этого в Сибири популярны гибридные модели с ДВС, используемым для обогрева салона).

Основной проблемой для развития газового транспорта является отсутствие развитой сети газонаполнительных станций. При этом, владельцы существующих заправочных станций не увеличивают сеть из-за малого выпуска автомобилей, работающих на газе. Развитие сети заправочных станций на сжиженном природном газе взаимосвязано с количеством заводов по его производству. И, несмотря на то, что в Сибири и на Дальнем Востоке они присутствуют (Сахалин-2, Дальневосточный СПГ), они рассчитаны на большие объемы производства 10−20 млн. тонн и ориентированы на экспорт. В СФО зарегистрировано около трети всех газовых грузовых автомобилей в России (40 тыс. в Красноярском крае и 66 тыс. в Иркутской области).
По мнению представителя Газпрома, газомоторное топливо будет востребованнее бензина и дизеля вплоть до 2030 года. В 2020 году была предусмотрена субсидия в 60% для покрытия расходов физлиц и малого бизнеса по переводу автомобилей на газ. В Санкт-Петербурге и Ленинградской области планируют перевести на газ автобусы, на текущий момент закуплено 20 автобусов на сумму 322,8 млн руб. Заявлено, что в развитие газозаправочных станций в регионе Ленобласть инвестирует 1 млрд руб., Газпром — 9 млрд руб. Несмотря на господдержку, в России спрос на газовые автомобили за последние годы упал из-за снижения разницы в цене между газом и бензином и трудностями с оформлением газового транспорта.
Водородный транспорт находится на пилотном этапе: первые водородные автобусы и поезда должны появиться на наших дорогах в 2022 — 2023 г.
Присоединяйтесь к нам в социальных сетях: