|
| | | | Проблемы современной экономики, N 2 (86), 2023 | | | | ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНОВ И ОТРАСЛЕВЫХ КОМПЛЕКСОВ | | | Куликов Д. В.
аспирант кафедры мировой экономики и международных экономических отношений
Санкт-Петербургского государственного экономического университета
| |
| | | | | В статье рассматриваются подходы к определению термина «водородная экономика» в публикациях российских и зарубежных экспертов по водородной тематике. Представлены различные определения терминов «водородная экономика» и «hydrogen economy», которые рассматривают водородную экономику как экономическую систему, в которой водород выступает только в качестве ключевого энергоносителя. Проанализирована структура потребления водорода, выявлены ключевые направления его использования. Сделан вывод о том, что водород на сегодняшний момент не ограничивается только энергетическим использованием, большая доля в структуре его использования предполагает его неэнергетическое использование (нефтехимия, производство аммиака и метанола, металлургия). Представлено авторское определение термина «водородная экономика», раскрывающее в том числе неэнергетическое использование водорода как основного в структуре потребления. | | Ключевые слова: водород, водородная экономика, водородная промышленность, водородная энергетика | | УДК 339.944.2; ББК 65.5 Стр: 153 - 156 |
Введение. Вопрос использования водорода в производственных цепочках в качестве сырья неоднократно поднимался на протяжении последних 70 лет. Одним из основных критериев роста интереса к водороду является его потенциал как топлива и энергетического ресурса, при этом эксперты Оксфордского института энергетических исследований [15] и Международного энергетического агентства [11] отмечают, что точки роста интереса к водородной тематике совпадают с нефтяными кризисами в XX веке. Тем не менее с урегулированием таких кризисов доля тематики водорода в научно-практических исследованиях шла на спад.
Однако на сегодняшний день рост интереса к водороду затруднительно оценивать, опираясь на исторический аспект вопроса, поскольку не наблюдается явно выраженных кризисов в нефтегазовой отрасли. При этом для компаний и стран необходимо предпринять адекватные меры по реагированию на текущий рост интереса к водороду в политике, экономике и социуме. Кроме того, отсутствие объективного и универсального понимания модели водородной экономики как отрасли мирового хозяйства, а также концепции международных рынков водорода влечёт за собой невозможность построения взаимовыгодного международного сотрудничества в этой сфере. Сложившаяся проблема распространения ряда необъективных взглядов на сравнительно новую отрасль представляет собой научный интерес и практическую значимость разрешения данной проблемы.
В последнее время всё чаще поднимается вопрос использования водорода в мировом процессе декарбонизации экономики. Однако достаточно сложно заявлять, что водород обладает потенциальным интересом для мировой экономики только как низкоуглеродный энергоноситель: по данным отчёта The Future of Hydrogen [11], подготовленного для саммита G20 в 2019 году, треть всего применяемого водорода используется в нефтехимической промышленности, далее по доле потребления идёт производство аммиака (27%) и метанола (11%), и завершает список крупнейших потребителей водорода сталелитейная промышленность (около 3%). Энергетическое потребление водорода на сегодняшний день составляет менее 1% [4].
Кроме того, на сегодняшний день доля водородной энергетики в мировом балансе энергопотребления составляет менее 0,01%, однако по прогнозам экспертов доля водородной энергетики к 2050 году может вырасти до 6% [10]. Такой прогноз сопоставим с нынешней долей ядерной энергетики в мировом энергобалансе [12; 22], и, кроме того, подобная оценка не позволяет рассуждать о роли водорода в качестве ключевого энергоносителя экономики будущих десятилетий, поскольку прогнозируемая доля водорода как энергоносителя мала по сравнению с иными источниками энергии. | | |  | | Рис. 1. Структура потребления водорода по отраслям в мире [11] |
Несмотря на это, одним из ключевых вопросов детерминации термина «водородная экономика» является его существенная привязка к его применению в энергетике, в том числе в качестве нового вида топлива. Обращаясь в различных источниках к термину «водородная экономика» (или «hydrogen economy»), в том числе в поисках модели т.н. «экономики водорода», мы неизбежно сталкиваемся с распространённым мнением о ключевой роли водорода как энергоносителя [1; 8]. Как было отмечено ранее, энергетическое потребление водорода на сегодняшний момент крайне невелико, а потому преждевременно заявлять о главенствующей роли водородной энергетики в комплексе водородной отрасли в целом.
Обзор литературы. Основоположником идеи об использовании водорода в качестве базиса энергосистемы новой экономики является Джон О’Мара Бокрис. В соавторстве с Джоном Эпплби он опубликовал в 1972 году статью «The Hydrogen Economy: An Ultimate Economy?», в которой была изложена одна из первых моделей водородной экономики [3]. В этой публикации было представлено предположение вытеснения бензина и других нефтепродуктов водородом, а также были даны оценки производства и сбыта водорода согласно показателям 1972 года. В этом контексте «hydrogen economy» использовалось для понимания процессов экономики производства водорода, т.е. «economy of hydrogen».
Со временем термин «hydrogen economy» начал восприниматься в контексте некоего прогнозируемого состояния мировой экономики, в котором водород будет играть основную роль в качестве энергоносителя. При этом авторы, использующие в своих работах и публикациях термин «водородная экономика», чаще всего не ссылаются на иные публикации, а предполагают, что этот термин является очевидным для понимания. Тем не менее, формулировки авторов предполагают вышеуказанное определение, например:
• Hydrogen is regarded as an ideal alternative clean energy source [2].
• Hydrogen economy refers to a proposed system, in which, hydrogen is produced from carbon-dioxide-free sources and is used as an alternative fuel for transport [19].
• The World hydrogen economy refers to the structure of hydrogen production and its utilization as a primary energy carrier [18].
• Водородная экономика — это образ будущего для глобальной экономики, в которой водород становится новым глобальным энергоносителем и начинает играть роль, сопоставимую с той, которую сейчас играют уголь, нефть или газ, и гораздо важнее нынешней роли гидроэнергетики, АЭС и биоэнергетики вместе взятых [16].
• The term ‘Hydrogen Economy’ refers to the vision of using hydrogen as a clean, low-carbon energy resource to meet the world’s energy needs, replacing traditional fossil fuels and forming a substantial part of a clean energy portfolio [14].
• The hydrogen economy is defined as the industrial system in which one of the universal energy carriers is hydrogen (the other is electricity) and hydrogen is oxidized to water that may be reused by applying an external energy source for dissociation of water into its component elements hydrogen and oxygen [17].
• The hydrogen economy is a proposed system where hydrogen is produced and used extensively as the primary energy carrier [9].
• A hydrogen economy builds on hydrogen (and derived products such as ammonia) and electricity as energy carriers [7].
Как можно видеть, в настоящее время авторы связывают термин «водородная экономика» с использованием водорода только в качестве энергоносителя или топлива, что не соответствует реальной структуре его потребления.
Неэнергетическое применение водорода. Текущие тренды производства и потребления водорода не позволяют отождествлять «водородную экономику» и «водородную энергетику», поскольку, тем самым, нивелируется роль использования водорода в других отраслях промышленности. В дальнейшем рассмотрим ключевые направления современного потребления водорода, которое преимущественно является неэнергетическим [13], что косвенно подтверждает прогноз IEA по перспективному потреблению водорода.
Использование водорода в нефтепереработке связано, преимущественно, с очисткой нефтепродуктов от примесей серы (десульфуризацией), а также расщеплением тяжелых молекул углеводородов на более мелкие технологиями гидрокрекинга [11]. Гидрокрекинг нефти позволяет диверсифицировать продукцию нефтеперерабатывающих предприятий, а также снизить её углеродный след. Тем не менее, в связи с трендом на декарбонизацию промышленности и транспорта, спрос на нефтепродукты как топливо может снижаться. Как следствие, использование водорода в качестве сырья для гидрокрекинга нефти также может сокращаться. Тем не менее, производство водорода на нефтеперерабатывающих заводах для процессов гидрокрекинга является распространённой в мире практикой, обеспечивающей большую часть потребления водорода [4].
Производства аммиака и метанола, в частности, являются основными составляющими газохимической отрасли. Производство аммиака при этом составляет около 69% от всей газохимической отрасли, оставшиеся 31% — производство метанола. Аммиачная промышленность является достаточно устойчивой и низковолатильной, поскольку продукция аммиачной промышленности связана, в первую очередь, с производством азотных удобрений для сельского хозяйства [25]. При этом, несмотря на последствия пандемии COVID-19, взаимосвязь аммиачной промышленности и сельского хозяйства позволило увеличить темпы производства аммиака. Это указывает также и на потенциал роста использования водорода в качестве сырья аммиачной промышленности, и, следовательно, ожидается повышение объёмов использования водорода в данном сегменте промышленности.
Метанольная промышленность в России обладает преимущественно экспортным направлением (примерно 48% от всего объёма производства), а ключевыми потребителями являются Финляндия и Польша (преимущественно используют метанол как топливо и для производства формальдегидов). Структура потребления метанола в России менее диверсифицирована по сравнению с общемировым: например, более 30% метанола в мире потребляется в качестве топлива (как напрямую, так и в виде метил-трет-бутилового эфира), в отличие от России, где метанол не используется как топливо [24].
Несмотря на то, что использование водорода в качестве сырья для производства продукции, применимой в топливно-энергетическом комплексе, может косвенно учитываться как энергетический вклад водородной промышленности [21], учёт этих затраченных объёмов водорода в качестве энергетического использования является некорректным.
Наиболее перспективным и динамично развивающимся направлением водородной промышленности является так называемая водородная металлургия, в которой сталь и железо выплавляется с использованием водорода (вместо использования кокса в доменном сталелитейном производстве). Процесс получения горячебрикетированного железа ведётся с помощью различных технических газов (CO, H2, NH3), пустая порода руды не доводится до шлакования и металл получается чистым. Объёмы производства горячебрикетированного железа в России начиная с 2015 года растут и по состоянию на 2020 год составили 8,5 млн тонн в год (в 2011–2015 гг. — от 5,1 до 5,4 млн тонн в год) [20]. Важно отличать при этом процесс производства горячебрикетированного железа от использования водорода в качестве источника энергии для металлургических электродуговых печей, при этом использование водорода в качестве энергоресурса для электродуговых печей не зафиксировано [23]. Использование водорода в качестве сырья для металлургии позволяет добиться ключевых целей по декарбонизации производства, а также диверсифицировать продукцию сталелитейных предприятий. С учётом механизмов пограничного углеродного регулирования, внедряемых в Европейском Союзе [6], диверсификация экспортной продукции с помощью декарбонизированной водородной стали с более высокой добавленной стоимостью, о позволит сохранить позиции России на мировом рынке стали, а также развить иные ниши, удовлетворяющие современному запросу на экологичную продукцию.
Предложения по актуализации термина «водородная экономика». Поскольку на сегодняшний день степень интереса к тематике водородной энергетики превалирует над реальным энергетическим потреблением водорода [8], использование термина «водородная экономика» в отношении только энергетического сегмента является нецелесообразным. Для решения этой проблемы необходимо формирование иного, более универсального и общего определения термина «водородная экономика». В данном случае предлагается определить водородную экономику как сектор мировой экономики, направленный на производство, транспортировку, хранение и применение водорода в промышленности (металлургия, химическая промышленность, энергетика, транспортное топливо и др.).
При этом необходимо также отметить пояснение к термину — использование водорода направлено, в первую очередь, на декарбонизацию мировой экономики в целом, не ограничиваясь топливно-энергетическим комплексом. В этом контексте использование и распространение водорода в качестве низкоуглеродного сырья для различных отраслей промышленности может быть описано термином «водородная экономика», не ограничиваясь отдельными отраслями, в частности, энергетической [1; 11].
Термин «водородная экономика» в предлагаемом варианте позволяет рассматривать комплекс производства, хранения, транспортировки, сбыта и дальнейшего применения водорода в качестве отдельной отрасли мировой экономики. При этом применение отдельных свойств отраслей энергетики (например, газовой или угольной) по отношению к водородной экономике является недостаточным, так как использование водорода не ограничивается только энергетикой. К такого рода свойствам можно отнести, например, стандартизацию объёмов энергоносителя путём приравнивания к определённым единицам измерения энергии, например, использование для измерения тераджоулей (TJ), тераватт-часов (TWh) [5] в контексте производства водорода или британских термических единиц (BTU) в контексте его сбыта на международных рынках, по аналогии с другими энергоресурсами.
Заключение. Таким образом, формирование сектора водородной экономики в мире тесно связано с чётким определением термина «водородная экономика», что включает в себя весь спектр областей применения водорода, помимо топливно-энергетического. В первую очередь, текущая структура потребления водорода не позволяет говорить о преобладающей роли энергетической составляющей, поскольку доля энергетического потребления водорода составляет менее 1%, в то время как неэнергетическое использование выражено преимущественно нефте- и газохимической отраслью (гидрокрекинг нефти, производство аммиака и метанола), а также металлургией (производство горячебрикетированного железа).
Несмотря на это, история термина «водородная экономика» в контексте строго энергетического использования водорода началась в 1972 году с момента публикации Джона О’Мары Бокриса и Джона Эпплби, в которой рассматривалась возможность замены бензина на водород в качестве топлива, а также вся экономическая составляющая этого процесса — т.е. «экономика водорода», определённая в публикации как «hydrogen economy». Изменение в трактовке этого термина привело к определению «водородной экономики» как модели экономической системы, в которой водород является ключевым энергоносителем. Такое определение популяризировало идеи Бокриса и Эпплби, однако исключило неэнергетическое использование водорода, что негативным образом сказывается на рассмотрении всего комплекса водородной отрасли.
Для решения данной проблемы в статье предлагается авторское определение термина «водородная экономика», которая может определяться как сектор мировой экономики, направленный на производство, транспортировку, хранение и применение водорода в промышленности (металлургия, химическая промышленность, энергетика, транспортное топливо и др.). При этом использование и распространение водорода в качестве низкоуглеродного сырья для различных отраслей промышленности может быть описано термином «водородная экономика», не ограничиваясь отдельными отраслями, в частности, энергетической. |
| |
|
|
