Министерство Энергетики

Электроводородная инфраструктура в Северо-Восточной Азии

Сергей Попов
Старший научный сотрудник Института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, директор Международного исследовательского центра
«Энергетическая инфраструктура в Азии», к. т. н.
e-mail: popovsp@isem.irk.ru

Олег Балдынов
Аспирант Института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, инж. Международного исследовательского центра «Энергетическая инфраструктура в Азии» e-mail: oabaldynov@isem.irk.ru

Константин Корнеев
Старший научный сотрудник Центра японских исследований Института
Дальнего Востока РАН, к. и. н.
e-mail: k_korneev@mail.ru

Дарья Максакова
Аспирант Института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН,
младший научный сотрудник Международного исследовательского центра
«Энергетическая инфраструктура в Азии»
e-mail: maksakova@isem.irk.ru

Аннотация. В статье проводится анализ региональных институтов международного сотрудничества в Северо-Восточной Азии в электроэнергетике и в области водородных технологий. Анализ технических, экономических, социальных и институциональных факторов позволил сделать вывод о наличии предпосылок к созданию инфраструктуры электроводородной энергетики в регионе. Кроме того, сформулирован ряд предложений по развитию институтов регионального энергетического сотрудничества в части применения механизмов, способствующих достижению целей такого сотрудничества.
Ключевые слова: Северо-Восточная Азия, энергетика, международное сотрудничество, водородные технологии, электроэнергетика.

Abstract. The article analyzes regional energy cooperation institutions in Northeast Asia in electricity sector and hydrogen technologies. As a result of the analysis of technical, economic, social and institutional environment, the authors conclude that there are prerequisites for creation of electro-hydrogen infrastructure in the region. Besides, a number of proposals to develop the institutions of regional energy cooperation in terms of applying the mechanisms that contribute to achieving the goals of such cooperation were made.
Keywords: Northeast Asia, energy, international cooperation, hydrogen technologies, electric power industry.

Введение

Исчерпаемость собственных традиционных энергетических ресурсов и достижение высоких показателей потребления энергии на душу населения характерны для индустриально-­развитых стран Восточной Азии  – Японии и Республики Корея (Р. Корея), а также для достигших высоких уровней социально-­экономического развития Китая и китайской провинции Тайвань. Под регионом Северо-­Восточной Азии (СВА), как правило, рассматриваются пять стран Восточной Азии и Россия [1]. В настоящее время стратегии энергетической безопасности этих стран связаны с концепцией энергетического перехода, который приведёт к возрастанию роли таких энергоносителей, как водород и синтетические топлива (в том числе электротоплива [2]). Рост электрификации конечных потребителей энергетических услуг и развитие электроэнергетической инфраструктуры, согласно концепции энергетического перехода [3], основано на преимущественной доле возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в структуре первичных энергоресурсов. Однако проблема интеграции ВИЭ в системы энергоснабжения связана с рядом ограничений: стохастический режим работы данных источников, необходимость соблюдения балансов производства и потребления электроэнергии, потребность значительных инвестиций в развитие электрических сетей, долгосрочное хранение энергии, и т. п.
В последние годы происходит активизация международного сотрудничества в сфере водородной энергетики. Данная тенденция связана с выходом технологий потребления водорода на этап коммерциализации, а также возможностями его использования в качестве так называемого электротоплива (e-fuels). Кроме того, в случае задействования уже готовой транспортной инфраструктуры (автомобильные и железные дороги, морской транспорт), практически отсутствуют логистические ограничения на масштабы международной торговли водородом. Невозможность самообеспечения первичной энергией потребителей стран Восточной Азии приводит к увеличению мощностей ВИЭ за пределами собственной юрисдикции и возникновению потребности в развитии международной водородной инфраструктуры. Ряд стран-­экспортёров энергоресурсов, таких как Австралия, уже анализируют возможности по занятию позиций на будущем рынке водорода [4], [5], [6].
Несмотря на все недостатки и преимущества энергетического использования водорода, для электроэнергии он является не конкурентом, а взаимодополняющим энергоносителем в виде электротоплива.Комбинация водорода и электроэнергии при создании электроводородной системы в регионе Северо-­Восточной Азии позволит более эффективно интегрировать большие мощности ВИЭ и повысить уровень энергетической безопасности потребителей стран-­участниц электроводородной системы в этом регионе. При этом Россия, Китай (его Западный, Центральный и Северный макрорегионы) и Монголия могут выступать в качестве экспортеров данных возобновляемых источников, а Япония, Южная Корея и Прибрежный макрорегион Китая – потребителей энергии ВИЭ.
Создание электроводородной системы в регионе Северо-­Восточной Азии (ЭЛВИС) будет способствовать развитию не только технического и экономического, но и политического сотрудничества стран региона. Вместе с тем, при достижении существенных масштабов международной торговли электроэнергией и водородом, они должны рассматриваться в качестве «первичных энергоресурсов» для импортирующих экономик вследствие своей высокой социальной, экономической и политической значимости.

Предпосылки исследования

Глобальная потребность в энергии находится в состоянии несбалансированности с региональными поставками [этой энергии]. Вследствие этого обстоятельства постоянно растёт необходимость в транспортировке большого количества энергии [7]. В этом трюизме выражена многогранная проблема развития международной инфраструктуры в области энергетики, являющаяся основным объектом энергетической дипломатии [8].
Международный аспект развития таких специализированных энергетических систем, как электронный и трубопроводный транспорт, характеризуется наличием в них линейных иммобильных объектов, которые обеспечивают перемещения соответствующего энергоносителя. Это магистральные нефте- и газопроводы, либо линии электропередач, связывающие узлы электрической сети. Если такие узлы (пункты приема-­передачи) принадлежат различным государствам, возникает множество задач, связанных с полным жизненным циклом объекта международной энергетической инфраструктуры – от зарождения самой идеи до успешной реализации. При этом наиболее известной и важной задачей является поддержание энергетической безопасности на основе соблюдения баланса интересов всех заинтересованных акторов.

В настоящее время по отношению к процессам развития мировой энергетической системы широко применяется термин «энергетический переход». Его парадигма заключается в изменении структуры топливно-­энергетического комплекса путём трансформации всей цепочки энергоснабжения для замещения ископаемых видов топлива возобновляемыми источниками энергии (так называемой декарбонизации энергетики). По мнению заместителя председателя Мирового энергетического совета С. Мураки, три основные задачи великого энергетического перехода XXI в. составляют декарбонизация, децентрализация и цифровизация [9].
Среди работ, посвященных проблематике развития энергетического сотрудничества России со странами Восточной Азии, стоит выделить работы А. М. Мастепанова [9] и Б. Г. Санеева [10]. Исследования влияния водородных технологий на развитие национальных энергетических систем наиболее интенсивно проводятся в Японии, Германии, Китае, Южной Корее, Великобритании и США. Тематике электроводородных систем наиболее близки исследования по проблемам создания межгосударственного электроэнергетического объединения стран Северо-­Восточной Азии [11], [12], [13], [14]. Для энергодефицитных стран Европейского союза и Восточной Азии интеграция электроэнергетических сетей и водородных технологий актуальна вследствие технико-­экономических показателей (экономически обоснованная длина ЛЭП) и геополитических факторов, то есть наличие нескольких заинтересованных субъектов. При этом работы, в которых рассматриваются глобальные или региональные электроводородные системы, достаточно немногочисленны [15], [16], [18].
Отличием предлагаемого авторами подхода является его нацеленность на конкретный регион (Северо-­Восточная Азия) и учет институтов международного энергетического сотрудничества, направленных на решение проблем безопасности и снижения экологических последствий.

Водородные технологии в энергетической политике

Основными энергетическими проблемами каждой из крупных промышленно развитых стран региона Северо-­Восточной Азии являются обеспечение собственной энергетической безопасности, бесперебойный импорт энергоносителей, сокращение социальных проблем в связи с экологическими последствиями, вызванными энергетикой.
В таблице 1 показана зависимость ряда стран Северо-­Восточной Азии от импорта энергоресурсов. Она крайне высокая для Японии и Южной Кореи, весьма значительна и неуклонно возрастает по нефти и газу для Китая.

Таблица 1. Зависимость Китая, Японии и Р. Корея от импорта энергоресурсов в 2019 г., проценты
Источник: рассчитано по данным Enerdata [18] и SCI [19]

На формирование энергетической политики стран Восточной Азии оказывает влияние необходимость снижения выбросов вредных веществ в атмосферу. Особенное значение эта проблема приобрела в Китае, где подавляющая доля угля в потреблении первичных энергоресурсов приводит к высокому уровню загрязнения окружающей среды. Основными механизмами решения задач развития энергетики являются повышение эффективности использования энергии, и снижение доли «экологически грязных» энергоносителей. При этом к «экологически чистым» будем относить лишь электроэнергию и водород, полученные в результате преобразования первичной энергии ВИЭ (включая гидроэнергию). Несомненно, такое определение является достаточно условным, поскольку для любого источника энергии можно найти порождаемые им немалые экологические проблемы. В дальнейшем изложении будем определять такие энергоносители как зелёные, а другие, полученные преимущественно на основе топлива – углеродными. К последним, в том числе, условно будем относить электрическую и тепловую энергию, вырабатываемые АЭС, а также водород, производимый из ископаемых топлив.
Стремительный прогресс технологий водородной энергетики в последние несколько лет и требования декарбонизации заставляют правительства стран Восточной Азии начать рассматривать электроэнергию и водород в качестве импортируемых энергоресурсов. В подавляющем большинстве исследований энергетического перехода как мировых, так и ведущих российских энергетических центров, намечены три основных направления использования водородных технологий: вытеснение нефтепродуктов из транспортного сектора, обеспечение энергетическими услугами в зданиях, управление режимами работы электроэнергетических систем .
В связи с наблюдаемой уже несколько лет волной энтузиазма по поводу потенциала водородных технологий для обеспечения энергетического перехода исследователи, занимающиеся социально-­психологическими аспектами пропаганды энергетической политики, указывают на необходимость выделять роль «зелёного» водорода [21]. В текущих условиях налогового и финансового регулирования развития энергетики бизнес-­акторам выгодно как можно дольше откладывать принятие юридически обязывающих и эффективных мер контроля над происхождением и сертификацией продаваемого потребителю энергоносителя.
Принципиальная особенность «зелёного» водорода заключается в том, что при его производстве отсутствует эмиссия парниковых газов, а в качестве основного технологического процесса выступает электролиз воды на основе электроэнергии ВИЭ. По показателям энергетической и экономической эффективности он существенно уступает углеродному водороду, производимому на основе традиционных топливных энергоресурсов – природного газа, угля и нефти.
Обратный процесс – получение электрической и тепловой энергии из водорода, обеспечивается такой важнейшей технологией, как топливные элементы (ТЭ). Энергетическая эффективность ТЭ не уступает, а зачастую и превосходит аналогичный показатель газотурбинных технологий. На основе еще находящихся на стадии коммерциализации технологий длительного хранения водорода могут быть разработаны системы суточного и сезонного регулирования генерации электроэнергии.
Для создания условий, обеспечивающих конкурентоспособность водорода с другими видами энергоносителей, необходимо подготовить инфраструктуру его хранения и транспорта, согласовать нормативы технической безопасности, разработать механизмы гарантий для его потребителей. Институты поддержки водородных технологий будут иметь решающее значение на первоначальных этапах реализации политики энергетического перехода [2, с. 167].
Возможности водородных технологий на уровне национальной энергосистемы Япония была готова продемонстрировать уже на летних Олимпийских играх в Токио 2020 г., Китай ведёт подготовку аналогичного водородного кластера для зимних Олимпийских игр 2022 г. в Пекине [21]. Такого рода масштабные демонстрации должны послужить отправной точкой в процессе создания сегмента водородного энергоносителя в мировой энергетике, который неизбежно приведёт и к возникновению международного рынка энергетического водорода.

Анализ институтов энергосотрудничества в регионе

В Центре энергетических исследований АТЭС (Asia Pacific Energy Research Centre, APERC) один из авторов руководил проектом Understanding International Energy Initiatives, методические и практические результаты которых обсуждались на нескольких встречах Энергетической рабочей группы АТЭС и опубликованы в двух отчётах [22], [23]. Основные положения исследований на русском языке и актуализация методологии применительно к Северо-­Восточной Азии были представлены в [24], [26]. На основе уже апробированной методики был выполнен сбор и анализ публично доступной информации для исследования многостороннего международного сотрудничества в области электроэнергетических и водородных систем в регионе.

Автобус на водороде, Китай
Источник: ‘khuanD / depositphotos.com

Международная энергетическая инициатива (далее используется сокращение – МЭИ) определяется как сотрудничество:
в которое вовлечены участники не менее чем из трёх стран;
которое основывается на попытках решения совместных проблем в области энергоснабжения. Конечными целями является либо повышение уровня энергетической безопасности, либо снижение отрицательного влияния энергетических систем на природную среду, либо к достижению обеих целей одновременно;
которое представляет собой добровольно предпринятую попытку выработки и осуществления скоординированной стратегии по достижению своих явно выраженных целей для удовлетворения разнообразных некоммерческих потребностей (или амбиций) своих участников, а также формированию/реформированию институтов рынка в данном контексте.
Существует также краткое рабочее определение Международной энергетической инициативы: «скоординированная среди многих участников стратегия, направленная на достижение конкретных целей в рамках проблем, связанных с энергетикой, и добровольно предпринимаемая ими для удовлетворения потребностей, оказывающих на рынок косвенное влияние потребностей, либо ­каких-либо амбиций своих участников» [23, c. 1].
Участниками (акторами) МЭИ могут являться другие организации, правительства стран-­участников, субъекты энергетического бизнеса, общественные некоммерческие организации. Выделены шесть основных методов достижения целей сотрудничества, которые сведены в две категории – твёрдые и мягкие. Твёрдые методы включают развитие энергетической производственной инфраструктуры, финансовые инструменты и правовые механизмы; к мягким относятся совместное выполнение НИОКР, обмен информацией, образование и повышение квалификации. Кроме того, сформированы два эмпирических закона МЭИ. Первый состоит в том, что попытки добиться целей твёрдыми методами имеют большее политическое значение (общественный «вес»), чем мягкими. Однако твердые методы могут быть использованы только при наличии фундамента, созданного мягкими. Второй эмпирический закон утверждает, что количество применяемых твёрдых методов находится в обратной пропорциональности к уровню взаимопонимания и доверия, сложившихся между участниками МЭИ. Иначе говоря, мягкие методы сотрудничества подготавливают условия для обеспечения самого процесса нахождения баланса интересов участников, фиксируемого твёрдыми подходами, они имеют поисковый характер, требуют больших затрат ресурсов, и демонстрируют заинтересованность акторов в достижении результатов.
Данный подход к анализу многостороннего энергетического сотрудничества применен в этой статье к проблемам создания электроводородной системы в регионе Северо-­Восточной Азии.

Современное состояние сотрудничества в области электроэнергетики и водородных технологий в Северо-­Восточной Азии

Категория проблем энергетической безопасности охватывает не только обеспечение собственных потребителей достаточными объёмами качественных, доступных энергоресурсов, но и организацию безопасной эксплуатации объектов энергетики, обращения с энергоносителями на всех этапах энергоснабжения: производства, преобразования, транспорта, и наконец, предоставления востребованных потребителем энергоуслуг. Несомненно, начинающаяся в мировой энергетике стадия введения в энергетические балансы нового энергоносителя – водорода, должна вызвать волну международных инициатив, связанных с механизмами обеспечения стандартов безопасности в области энергетики на этапе коммерциализацией водородных технологий. Аналогично и проблемы сокращения воздействия энергетических систем на окружающую среду не ограничиваются снижением эмиссии парниковых газов.
Авторами была собрана и систематизирована информация о действующих в настоящее время в регионе коллабораций, задачами которых является развитие международных электроэнергетических связей и применение водородных технологий для достижения целей энергетического перехода – повышения безопасности в области энергетики и снижения отрицательного антропогенного воздействия на природную среду. В таблице 2 приведена количественная информация по таким инициативам.

Таблица 2. Количественные показатели многостороннего энергетического сотрудничества в области электроэнергетических систем и водородных технологий в регионе СВА
Источник: оценки авторов

Необходимо отметить, что одна международная энергетическая инициатива может сочетать различные цели, иметь несколько методов их достижения и относиться к различным энергоносителям.
Анализ собранной информационной базы показывает высокую частоту использования мягких методов сотрудничества, а также регулирования, которое относится уже к твёрдым подходам. Второй эмпирический закон международных энергетических инициатив также подтверждается превышением количества мягких методов сотрудничества над твёрдыми (см. таблицу 2).
Исходя из технических возможностей применения водорода в электроэнергетике, уже существующие в Северо-­Восточной Азии международные инициативы могут рассматривать данные технологии в качестве средств сезонной аккумуляции энергии и управления режимами работы энергетических сетей. Процедуры сертификации «зелёных» энергоносителей (электроэнергии, водорода) могут быть включены в повестку дня уже имеющихся инициатив и иметь области пересечения.
Анализ второй части таблицы 2 указывает на наличие сформировавшейся группы активных участников, в которой трудно выделить явного лидера: Китай, Япония и Корея активны при обсуждении как водородной, так и электроэнергетической тематики. За ними следует Россия, далее – Монголия и КНДР. Тайвань не верит в соединение с материковыми провинциями Китая посредством ЛЭП, но не намерен упускать коммерческие возможности, предоставляемые водородными технологиями.
В области электроэнергетики старейшими международными организациями, в которых состоят практически все экономики региона, являются Международная электротехническая комиссия, основанная в 1906 г. (кроме Монголии и Тайваня), и существующая с 1947 г. Международная организация по стандартизации (ISO, кроме Тайваня). Непосредственно проблемами создания межгосударственных электроэнергетических систем в регионе занимаются две международные организации – экспертная рабочая группа по энергетической связности при Социально-­экономической комиссии ООН для Азии и Тихого океана (ЭСКАТО), и GEIDCO (Global Energy Interconnection Development and Cooperation Organization). Они же являются основными организаторами регулярной международной конференции «Энергообъединение региона Северо-­Восточной Азии» (NEARPIC Forum).
Япония была одной из стран-­основательниц Международной ассоциации водородной энергетики (International Association for Hydrogen Energy), созданной в 1974 г. (в настоящее время в нее входят пять из семи экономик Северо-­Восточной Азии). Деятельность организации связана с совместными исследованиями, формированием общественного мнения и повышением компетенций в сфере водородной энергетики, современный этап направлен на ускорение коммерциализации водородных технологий и формирование рынка данного топлива. Программа сотрудничества МЭА в области водородных технологий [27] основана в 1977 г., её участниками в Северо-­Восточной Азии являются Китай, Япония и Южная Корея. В 2003 г. создано Международное партнёрство по водороду и топливным элементам в экономике (The International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy), призванное координировать и организовывать проведение международных НИОКР, а также предоставлять рекомендации в области регулирования и стандартизации. Япония и Р. Корея принимают участие в созданной Германией в 2015 г. организации по развитию инфраструктуры для заправки транспорта, использующего топливные элементы H2 Mobility [28]. С 2017 г. работает Водородный совет (Hydrogen Council [29]) – инициатива, направленная на ускорение притока инвестиций и привлечение различных мер поддержки отрасли, активное участие в которой принимают Китай, Япония и Корея. В 2018 г. в рамках инициативы Mission Innovation был заявлен 8‑й инновационный вызов «Возобновляемый и чистый водород» (IC8: Renewable and Clean Hydrogen [20]), целью которого является развитие мирового водородного рынка путём помощи в преодолении ключевых технологических барьеров.
В области водородных технологий Россия, в отличие от крупных экономик региона СВА, не участвует в программах сотрудничества МЭА, Совета по водороду, «Водородная мобильность» и инновационный вызов. Вместе с тем, необходимо указать на практическое значение накопленного Россией опыта многостороннего сотрудничества в области создания международной инфраструктуры газопроводов в регионе, полученного в процессе участия с 1996 по 2018 гг. в Форуме газопроводов Северо-­Восточной Азии (NAGPF [31]).
Исходя из выполненного анализа направления трансформации энергетической политики стран Восточной Азии, наличия институтов международного энергетического сотрудничества в этом регионе, интересов и возможностей России, предлагается активизировать исследования возможностей России по участию в создании электроводородной инфраструктуры в Северо-­Восточной Азии, а также усилить взаимодействие на всех уровнях международного общения со странами данного региона по проблемам энергетического перехода.

Факторы влияния на обсуждение международных электроводородных систем в Северо-­Восточной Азии

В 2019 году на саммите «G20» было опубликовано коммюнике об энергетическом переходе, на появление которого большое влияние оказал подготовленный по просьбе и при поддержке правительства Японии доклад «Future of hydrogen» [2]. Реализация задач международного энергетического сотрудничества в Северо-­Восточной Азии с целью создания соответствующей инфраструктуры транспортировки электроэнергии и «зелёного» водорода, по определению, возможна лишь при достижении баланса интересов участников такой гипотетической инициативы. В этом случае важную роль играет наличие механизмов, которые способствуют взаимопониманию и обеспечивают решение поставленных задач. Несомненно, на состав, функции и структуру таких механизмов влияют факторы технологические, связанные с особенностями рассматриваемых энергетических технологий, а также природные, ресурсные, социальные и политические, характерные для данного региона.

Китай создал крупнейшую в мире солнечную электростанцию на воде
Источник: ireviews.com

Далее кратко перечислены основные факторы, которые необходимо учитывать для конструирования механизмов создания благоприятных условий по формированию баланса интересов участников МЭИ, целью которой является построение инфраструктуры для торговли электроэнергией и «зелёным» водородом:
Япония, Южная Корея и Тайвань (государства с островным менталитетом) до настоящего времени не имеют объектов международной линейной энергетической инфраструктуры – межгосударственных ЛЭП и трубопроводов. Следовательно, отсутствует нормативная и законодательная база, а также институты, которые позволяют осуществлять крупномасштабную торговлю соответствующими типами и формами энергоносителей. Импорт природного газа из Средней и Юго-­Восточной Азии в Прибрежный макрорегион Китая (который по существу также близок к островному менталитету), начался лишь в 2009 г. и 2013 г., соответственно. Основной двусторонний коридор торговли электроэнергией в Китае проходит через провинцию Юньнань, расположенную на юго-востоке Западного макрорегиона страны.
На экономическом уровне не сформирована потребность, а на политическом уровне отсутствует убежденность заинтересованных стран в необходимости создания многосторонних институтов для организации торговли электроэнергией в регионе Северо-­Восточной Азии.
Формирование спроса на водород находится в первоначальной стадии в Японии, Китае и Корее. Даже в этих странах позиции и правительства, и бизнеса, по отношению к институтам международной торговли водородом как энергоносителем, концептуализированы еще в меньшей степени, чем для электроэнергии.
В Северо-­Восточной Азии существует ряд инициатив, объектами которых являются международные электроэнергетические системы и водородные технологии. Важной составляющей этих инициатив выступают механизмы согласования институтов национального и международного уровней в области регулирования и управления развитием соответствующих систем энергетики. Очевидно, для смешанных электроводородных систем потребуется обеспечить взаимоувязанное между технологиями аналогичное согласование.
Идея создания электроводородной системы стран Северо-­Восточной Азии должна основываться на инициативах многостороннего сотрудничества в области электроэнергетики. При этом, для электроэнергетических систем процесс нахождения баланса интересов участников международного сотрудничества существенно сложнее, чем для водородных систем, поскольку в случае последних не требуется создания линейных инфраструктур, а вполне достаточно наличия традиционных систем грузового транспорта.
Для технологий транспортировки рассматриваемых энергоносителей не существует различий, связанных с их происхождением, которое определяется методами и способами генерации электроэнергии (производства водорода). Иными словами, «зелёная» и углеродная электроэнергия (водород) подчиняются одним физическим законам.
Для решения социальных (в том числе экологических), экономических и политических задач водород, полученный электролитическим способом – это не то же самое, что «зелёный» водород, поскольку в процессе производства первого может быть использована углеродная электроэнергия. Более того, данный энергоноситель любого происхождения может являться первой ступенью для производства синтетических топлив, которые заменят традиционные.
Решение проблемы квалификации энергоносителей на «зелёные» и прочие (условно названные углеродными) влечёт за собой проблемы сертификации таких энергоносителей, их учёта, создания и согласования методики ценообразования, влияния на оценки эффективности проектов и влияния на баланс интересов участников инициативы в целом.
Природный фактор имеет большое значение для электроводородной системы. Во-первых, для хранения запасов энергии на гидроаккумулирующих электростанциях, а также для производства электролитического водорода требуется наличие водных ресурсов. Во-вторых, объекты энергетической инфраструктуры, обеспечивающие транзит любого энергоносителя, и которые находятся на территории одного из участников МЭИ, автоматически генерируют геополитический фактор.

Островной Тайвань заинтересован в развитии водородных технологий
Источник: isabel dalyan / depositphotos.com

Для всех стран Восточной Азии, включая Монголию, в принципе возможно создание конкурентного рынка водорода, однако вследствие природно-­географического фактора появление новых участников международной электроэнергетической инфраструктуры в Северо-­Восточной Азии весьма затруднительно.
КНДР обладает природным и техническим потенциалами (гидроэнергетические ресурсы и возможность их использования в режиме ГАЭС), а также потенциалом роста потребления энергоресурсов, которые благоприятствуют вовлечению этой страны в различные проекты создания электроводородной системы региона. При этом, геополитический фактор противостояния двух государств на Корейском полуострове значительно усложняет процессы формирования состава участников многостороннего сотрудничества и нахождения баланса интересов между ними.
Далее представлены краткие характеристики современного состояния национальных институтов развития водородной инфраструктуры для перспективных участников электроводородной системы в Северо-­Восточной Азии.

Россия

В ноябре 2019 г. при Минэнерго РФ создана рабочая группа по развитию водородной энергетики, в состав которой вошли «Газпром», «Сбербанк», «Росатом», а также представители научного и экспертного сообщества. Основными задачами группы являются выработка системных мер поддержки этой отрасли энергетики, экспертиза пилотных проектов, устранение регуляторных барьеров для формирования рынка такого энергоносителя в России, создание плана мероприятий по развитию водородной энергетики в России [33].
В июне 2020 г. была принята Энергетическая стратегия России на период до 2035 г., в котором водородной энергетике отводится особое место. Отмечен потенциал российского ТЭК для производства водорода, поставлена задача становления страны в качестве одного из лидеров в данной области. Разработана дорожная карта развития и внедрения водородных технологий, в том числе экспорт 2 млн т водорода в 2035 г. [34].
В октябре 2020 г. был утвержден план мероприятий (дорожная карта) по развитию водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 г. Предусматривается реализация ряда пилотных проектов в области производства и потребления водорода. План учитывает необходимость международного сотрудничества и участие в международных инициативах в области водородных технологий. Уделено внимание фактору эмиссии парниковых газов в цепочке создания стоимости водорода, в том числе, обозначен такой важный институциональный аспект как сертификация «зеленого» водорода [35].

Китай

Государственный комитет по развитию и реформам, совместно с входящей в его состав Национальной энергетической администрацией, является основным институтом по формированию и реализации энергетической политики страны. Аналогичные структуры существуют на уровне провинций и городов центрального подчинения. В число национальных организаций, деятельность которых связана с развитием водородной энергетики и водородных технологий, входят Водородная ассоциация Китая (China Hydrogen Alliance) и Сообщество инженеров автоиндустрии Китая (China Society of Automotive Engineers).
Задачи повышения мощностей генерации электроэнергии на основе ВИЭ, развития технологий ее аккумулирования, в том числе с применением водородных методов, относятся к ключевым задачам энергетической стратегии Китая.К 2030 г. поставлена цель по снижению углеродоемкости ВВП на 60–65 % относительно уровня 2005 г. и достижению 20 % доли возобновляемой энергии в структуре энергопотребления. К 2050 г. доля ВИЭ должна превысить 50 % [36]. В число ключевых направлений развития экономики, согласно инициативе «Made in China 2025» [37], вошли развитие транспортных средств на топливных элементах и формирование внутри страны полной цепочки создания стоимости в автомобильной промышленности.
Согласно «Белой книге», подготовленной Водородной ассоциацией Китая, доля водорода, используемого в энергетической системе Китая, должна возрасти с 2,7 % в 2019 г. до 10 % к 2050 г. [38, c. 41]. Суммарная потребность страны в водороде составит 60 млн т, а количество транспортных средств на топливных элементах вырастет с 2 тысяч в 2019 г. до 5 млн в 2050 г. [38, c. 41].

Япония

В конце 2017 г. принята Базовая стратегия развития водородной энергетики, дополняющая положения Основного энергетического плана (ОЭП), стратегии Японии в области энергетики. Следует отметить, что Япония стала первой страной в мире, на официальном уровне принявшей документ такого рода. Стратегия представляет официальное видение развития водородной энергетики страны [39] в перспективе до 2050 г.,в которой выделяются четыре ключевых направления:

  1. Радикальное увеличение роли водорода в энергоснабжении зданий и в транспортном секторе экономики.
  2. Создание водородных кластеров и развитие инфраструктуры для транспортировки водорода.
  3. Максимально возможное распространение водородной энергетики с целью снижения эмиссии ПГ.
  4. Развитие международного сотрудничества в вопросах транспорта и хранения водорода, создание международных стандартов для технологий топливных элементов.
    Предполагается, что к 2030 г. потребность Японии в «зелёном» водороде может достигнуть 250 тыс. т, а к 2050 г. 5–10 млн т, причём собственное производство будет в состоянии обеспечить не более половины этой потребности. Количество транспортных средств на топливных элементах планируется довести до 1 млн единиц к 2030 г., и 4–8 млн к 2050 г.
    В стране формируются институты управления развитием водородной инфраструктуры, многие из которых не имеют аналогов в других странах. Наиболее важными нормативно-­законодательными актами являются:
    акт о безопасности транспортировки и хранения газа под высоким давлением устанавливает нормативы технической эксплуатации газовой инфраструктуры;
    акт о безопасности и здоровье персонала на производстве регулирует интенсивность и режим работы людей на объектах повышенной опасности;
    закон о движении дорожного транспорта регулирует правила перевозки водорода по дорогам общего пользования;
    закон о пользовании морскими портами вводит особый режим для размещения объектов водородной инфраструктуры [40].
    Республика Корея

Программы по повышению энергоэффективности и развитию ВИЭ Республики Корея разрабатываются на уровне центрального правительства (Министерством земли, инфраструктуры и транспорта, Министерством торговли, промышленности и энергетики, Министерством науки, информационно-­коммуникационных технологий и планирования будущего, Министерством окружающей среды) и на уровне региональных властей [41].
В Южной Корее насчитывается 900 транспортных средств на топливных элементах и 18 водородных заправочных станций. К 2040 г. число производимых транспортных средств на топливных элементах в стране должно достигнуть 6,2 млн, а заправочных станций – превысить 1,2 тыс. [42]. Центрами распространения технологий должны стать «водородные города». К 2022 г. будет завершено преобразование трех городов, энергоснабжение которых будет обеспечиваться за счет топливных элементов общей мощностью 9,9 МВт, будет построена сеть водородных заправочных станций. В настоящее время правительство Кореи занято согласованием данного проекта с населением страны. К 2030 г. планируется преобразовать в водородные до 10 % городов, округов и поселков, а к 2040 г. – 30 % [43]. К 2040 г. планируется потреблять более 5,2 млн т водорода, и увеличить производство транспортных средств на топливных элементах до 6,2 млн шт. [44] и использовать для энергетических целей более 5,2 млн т водорода. Государственной газовой компанией Kogas заявлено о возможности импорта данного энергоносителя с помощью морского транспорта [45].
Предложение по развитию многостороннего сотрудничества с целью создания электроводородной системы в Северо-­Восточной Азии

Исследование взаимосвязи электроэнергетической и водородной систем в условиях значительных масштабов и дальности транспорта энергии ВИЭ требует наличия сложного научного инструментария. Использование в электроводородной системе хранилищ водорода может выступать средством обеспечения надёжной и устойчивой работы электроэнергетических систем прибрежных провинций Китая, а также обеспечивать импорт «зелёной» энергии в Японию, Республику Корея, на Тайвань.
Как было установлено в исследованиях APERC, существенными препятствиями для сотрудничества при решении общей энергетической проблемы являются отсутствие взаимопонимания, невозможность оценить и выразить свою уникальность, отсутствие координации между различными МЭИ [24, c. 2]. Вместе с тем уже имеются примеры, когда описывающие энергетические объекты модели позволяют обеспечивать обсуждение общих проблем участниками с различными компетенциями, например форум TIMES [46]. Для исследования водородных систем, а именно: спроса на водород [47], [48], мировых рынков водорода [16], создания электроводородных систем на национальном уровне [49], [50] успешно применяются зарекомендовавшие себя методы моделирования.
Инструмент, позволяющий описать объект исследования и дать количественные оценки, мог бы способствовать взаимопониманию между участниками соответствующих МЭИ. Предлагается создание экосистемы модели региональной энергетической инфраструктуры, обеспечивающей потребность в «зелёных» электроэнергии и водороде, совместно с углеродными энергоносителями. Открытое обсуждение в рамках такой экосистемы позволит участникам независимо верифицировать предложения, обсуждаемые в рамках рабочих механизмов, однозначно интерпретировать результаты исследований и в целом повысить эффективность международного сотрудничества для достижения баланса интересов в области развития международной энергетической инфраструктуры в регионе.

Заключение

В настоящее время усиливается роль водородных технологий в формировании энергетической политики Японии, Республики Корея и Китая. Одновременно происходит активизация сотрудничества стран Северо-­Восточной Азии в сфере создания региональной электроэнергетической инфраструктуры. Обе тенденции связаны с фундаментальными проблемами энергетической политики стран региона: обеспечения энергетической безопасности, развития экономики на основе инновационных технологий, а также решения социальных проблем. Одной из основных социальных проблем является снижение антропогенного воздействия на природную среду, в том числе сокращение эмиссии парниковых газов.
В регионе имеются технические, экономические и институциональные предпосылки к созданию международной электроводородной энергетической инфраструктуры. На перспективы создания такой гибридной системы благоприятно влияют природные и экономико-­географические особенности данного региона, обусловливающие дихотомию источников энергоресурсов и центров энергопотребления. Сокращение импорта топлива и рост взаимной торговли стран Северо-­Восточной Азии такими энергоносителями, как электроэнергия и «зелёный» водород, будет способствовать росту политического доверия и укреплению региональной системы безопасности. Ключевым фактором для создания электроводородной инфраструктуры является наличие национальных и международных институтов торговли сертифицированными «зелёными» энергоносителями, включая юридически обязывающий режим ограничения эмиссии парниковых газов.
Выполнен анализ международных энергетических инициатив в сфере водородных технологий и электроэнергетических систем, в которых участвуют страны региона. Сделан вывод о необходимости разработки инструментария для нахождения баланса интересов в области международной электроводородной инфраструктуры и его использования соответствующими инициативами в регионе Северо-­Восточной Азии. Иными словами, требуется интенсифицировать все уровни процесса регионального обсуждения проблем энергетического перехода – от технологического до социального и политического.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20–014–00024.