Нормативное регулирование оценки углеродного следа при производстве водорода

Александр ИШКОВ
Заместитель начальника департамента – начальник управления ПАО «Газпром», профессор кафедры ЮНЕСКО «Зеленая химия для устойчивого развития» Российского химико-­технологического университета им. Д. И. Менделеева, д. х. н.

Константин РОМАНОВ
Начальник отдела ПАО «Газпром», генеральный директор ООО «Газпром водород», ответственный секретарь координационного комитета ПАО «Газпром» по вопросам рационального природопользования, к. э. н.

Евгений КОЛОШКИН
Главный технолог ПАО «Газпром», ученый секретарь секции № 19 научно-­технического совета ПАО «Газпром»

Дмитрий УДАЛОВ
Заместитель директора представительства ПАО «Газпром» в Бельгии, к. э. н.
Ирина БОГДАН
Руководитель проектов ООО «Газпром водород»

Дмитрий ЛУГВИЩУК
Старший научный сотрудник лаборатории водородных технологий центра инновационных газохимических технологий ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к. т. н.

Кирилл ДЖУСЬ
Начальник лаборатории водородных технологий центра инновационных газохимических технологий ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к. т. н.

Андрей МИХАЙЛОВ
Заместитель начальника центра инновационных газохимических технологий ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к. т. н.

Введение

В соответствии со Стратегией научно-­технологического развития Российской Федерации, утвержденной указом Президента Российской Федерации от 28 февраля 2024 г. № 145 (далее – стратегия НТР) в ближайшее десятилетие приоритетами научно-­технологического развития следует считать направления, позволяющие получить значимые научные и научно-­технические результаты, создать отечественные наукоемкие технологии, обеспечивающие в том числе переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения.
Низкоуглеродный водород может служить альтернативным источником энергии, который можно получать различными способами. Такой водород имеет множество применений и является перспективным вектором для декарбонизации экономики за счет развития генерации низкоэмиссионной электро­энергии. При этом природный газ, обладая рядом экологических преимуществ [1], имеет большой потенциал в части производства низкоуглеродного водорода. Такой водород является одним из инструментов для решения проблемы изменения климата и придания гибкости эксплуатации энергетической инфраструктуры. Низкоуглеродный водород также находит применение в производстве электро­энергии, транспорте, бытовом потреблении и промышленности, где он может поддержать усилия по декарбонизации в этих секторах. Однако вопрос определения показателя низкоуглеродности водорода до сих пор не находит единого международного консенсуса.
Порядка 30 государств, включая крупнейшие экономики мира, на долю которых приходится 70% мирового валового внутреннего продукта (ВВП), объявили о водородных стратегиях на государственном уровне.
Стандартизация отрасли играет ключевую роль в стимулировании и регулировании разработок новых технологий, именно поэтому международное отраслевое сообщество придает большое значение стандартам «зеленого» и низко­углеродного водорода, как и водородной энергетики в целом.

Международная дискуссия о выбросах и изменении климата на COP28

Учитывая, что в странах отличаются требования к низкоуглеродному или чистому водороду, желание прийти к общему консенсусу является естественным. Поэтому площадка конференции сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата идеально подходит для обсуждения вопросов сертификации.
В рамках COP28 была выпущена декларация о намерениях «Взаимное признание схем сертификации возобновляемого и низкоуглеродного водорода и его производных», ее подписали 37 стран, включая США, Индию, Японию и Германию.
Ключевые намерения [2]:

1. Чтобы проложить путь к развитию глобального рынка возобновляемого и низкоуглеродного водорода и его производных, участники стремятся работать над взаимным признанием своих соответствующих схем сертификации.
2. Участники стремятся ускорить разработку технических решений, обеспечивающих взаимное признание их схем сертификации, в том числе посредством сотрудничества с Международным партнерством по использованию водорода и топливных элементов в экономике (IPHE – International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy) и Программой сотрудничества в области водородных технологий (Hydrogen TCP – Technology Cooperation Programme).
3. Участники стремятся, где это возможно, назначить правительственных экспертов в IPHE и Hydrogen TCP, чтобы облегчить разработку соответствующих решений для взаимного признания их схем сертификации возобновляемого и низкоуглеродного водорода, а также производных водорода.
4. Участники могут рассмотреть дальнейшие шаги по поддержке процесса взаимного признания схем сертификации, в том числе с учетом принятия или соответствия всемирно признанным стандартам, таким как методология ИСО для определения выбросов парниковых газов, связанных с производством и транспортировкой водорода.
5. Участники намерены отслеживать прогресс в сотрудничестве по взаимному признанию схем сертификации на ежегодной основе.
   В частности, в рамках COP28 была отмечена важность документа «Сертификация водорода 101» (от англ. Hydrogen Certification 101) [3], который представляет собой базовую схему для сертификации низкоуглеродного и возобновляемого водорода, через которую можно прийти к общепринятой сертификации.

Документы «Сертификация водорода 101»

Документ «Сертификация водорода 101» был разработан в рамках «Приоритетное действие H.1 “Стандарты и сертификация” программы прорывных водородных разработок» (от англ. Breakthrough Agenda’s Hydrogen Breakthrough priority action H.1 “Standards and certification”) [4] при координации IPHE и при партнерстве с Международным энергетическим агентством (МЭА от англ. IEA – International Energy Agency), H2 TCP [5] (от англ. Technology Collaboration Programme – программа технологической коллаборации), IRENA (от англ. International Renewable Energy Agency – международное агентство по возобновляемой энергетике) [6], участников совета по водороду (от англ. Hydrogen Council) [7], Международного хаба Power-to-­X [8] и UNIDO (от англ. United Nations Industrial Development Organization – Организация Объединенных Наций по промышленному развитию) [9]. Стоит отметить, что данный документ носит исключительно информационный характер и не может быть использован как подтверждение пригодности конкретного подхода к сертификации для любых целей.
Документ затрагивает и разъясняет следующие темы:
Терминология и концепции, используемые при сертификации водорода.
Цели и функциональные возможности схем сертификации водорода.
Основная информация о разработке схем сертификации.
Концепция взаимного признания схем сертификации водорода и его производных.
В документе отмечена важность надежных и отслеживаемых схем сертификации водорода и его деривативов с учетом перехода к водородной экономике. Создание единой системы сертификации позволит:
правительствам более точечно распределять льготы, квоты и кредиты;
упорядочить подтверждение статуса низкоуглеродности водорода, его углеродный след (выбросы парниковых газов), а также учет использования земельных и водных ресурсов в совокупности с социальными последствиями;
создать прозрачный рынок для потребителей водорода;
обеспечить доверие между участниками рынка, катализируя международную торговлю водородом и его деривативами на основе сертификатов устойчивого развития.
В документе приведены схемы организации процесса сертификации, взаимодействия участников процесса сертификации (владельцы, орган по сертификации, орган по аккредитации), основных конструктивных элементов разработки схемы сертификации.
Таким образом, данный документ не устанавливает рамки или способы подтверждения низкоуглеродности водорода, а предлагает инструменты и фундаментальные принципы для гармонизации и взаимного признания государственных стандартов по сертификации водорода, например, на базе ИСО TК 197/SC1 «Водород в масштабе и горизонтальные энергетические системы» (от англ. Hydrogen at scale and horizontal energy systems) [10] и ИСО ТС 19870:2023 «Водородные технологии. Методология для определения выбросов парниковых газов при производстве, подготовке и транспортировке до потребителя» (от англ. Hydrogen technologies. Methodology for determining the greenhouse gas emissions associated with the production, conditioning and transport of hydrogen to consumption gate) [11].

Международное энергетическое агентство

Из обзорного отчета МЭА по водороду [12] отмечается, что методология, разработанная специалистами IPHE, может служить основной для международного стандарта сертификации на базе ИСО ТС 19870:2023. Инициативы МЭА продвигаются на уровне министерств энергетики разных стран в рамках взаимодействия внутри G20 [13] и G7 [14]. Отмечается важность гармонизации сертификации, а также взаимного признания государственных регуляторных стандартов для стимулирования развития рынка водорода и его деривативов.
В обзоре МЭА, посвященном анализу международного учета выбросов парниковых газов для определения качества водорода [15], также отмечается, что использование неравнозначной терминологии в государственных стандартах различных стран приводит к существенным разночтениям. Стандарты сертификации водорода стран, заинтересованных в развитии и становлении водородной экономики, будут рассмотрены ниже.
Запрос на разработку международно признанного стандарта проистекает из основных целей по созданию рыночных условий для производителей и потребителей водорода, правительств стран, трейдеров, инвесторов, органов сертификации и общественности.
Можно отметить, что, помимо учета выбросов парниковых газов при производстве (по охватам 1 и/или 2) водорода, правительства некоторых стран делают первые шаги по применению дополнительных критериев и мер по оценке достижения целей устойчивого развития при производстве водорода. В таблице 1 приведены некоторые примеры схем сертификации и регулирования.
В качестве предложений пока рассматривается и обсуждается возможность создания так называемого «паспорта водорода», в котором будут приведены основные сведения о выбросах парниковых газов при его производстве, подготовке и транспортировке, а также информация о происхождении сырья, потреблении воды, использовании земли, минералов и т. д.

Ключевые требования к водороду для признания его низкоуглеродным в некоторых странах

Китай. В марте 2022 г. Национальная комиссия по развитию и реформам (от англ. NDRC – National Development and Reform Commission) Китая и Национальное управление энергетики совместно опубликовали средне- и долгосрочный планы развития водородной энергетики (2021–2035 гг.), официально включающие разработку водорода в национальный план развития Китая и запускающие водородный сектор страны в действие в качестве нового этапа развития.
Центральное правительство Китая приняло значительные обязательства по достижению целей, определенных Парижским соглашением, так называемые «двой­ные углеродные цели» по смягчению последствий глобального изменения климата в соответствии с национальными условиями Китая.
Эти «двой­ные углеродные цели» требуют от Китая сократить выбросы углекислого газа на единицу ВВП более чем на 65% по сравнению с 2005 г. к 2030 г. (при этом будет достигнут пик по выбросам парниковых газов в абсолютном выражении) и увеличить долю потребления энергии, не связанной с ископаемыми видами топлива, до значений не менее чем 80% к 2060 г. (достижение углеродной нейтральности).
Китайский Альянс по водородной энергетике (от англ. – China Hydrogen Energy Alliance) представил документ «Стандарт и оценка низкоуглеродного, чистого и возобновляемого водорода» (T/CAB 0078–2020) (далее – китайский стандарт). Он был разработан для того, чтобы способствовать высококачественному развитию водородной энергетики Китая и достичь поставленных целей по достижению углеродной нейтральности. Китайский Альянс по водородной энергетике взаимодействует с промышленными участниками водородного рынка Китая в интересах государства в области выполнения нацио­нальных задач и планов. Китайский стандарт разработан на основе статистических данных поставок и потребления водорода (в качестве конечного и промежуточного продуктов) в Китае в нефтехимической, химической и коксохимической промышленностях.
В стандарте [21] предложена следующая классификация водорода в зависимости от его углеродного следа при производстве:
«серый» водород – углеродный след составляет 29,02–14,51 кг CO2‑экв./кг H2;
низкоуглеродный водород – углеродный след составляет 14,51–4,90 кг CO2‑экв./кг H2;
чистый водород – углеродный след менее 4,90 кг CO2‑экв./кг H2.
Подход к собственно оценке углеродного следа представляется аналогичным требованиям и рекомендациям, предложенным в директивах Еврокомиссии – «Article 25(2) of and Annex V to Directive (EU) 2018/2001», с методологией, изложенной в «Article 28(5) of Directive (EU) 2018/2001» и рекомендательными стандартизирующими документами ИСО 14067:2018 и ИСО 14064–1:2018.
Пороговым значением для водорода, который подпадает под китайский стандарт, является 29,02 CO2‑экв./кг H2, которое соответствует углеродному следу водорода, полученного путем газификации угля. Низкоуглеродному водороду соответствует пороговое значение на 50% ниже – 14,51 CO2‑экв./кг H2, которое принято из расчета, что такие выбросы имеет водород, получаемый газификацией угля с применением технологий улавливания углерода. Весь водород, который имеет углеродный след ниже 4,9 CO2‑экв./кг H2, относится к чистому водороду. При этом, если водород производится с применением возобновляемых источников энергии, то он относится к категории «зеленый», требуемая доля применяемых возобновляемых источников в публикации не указана.
Согласно информации от китайского Альянса по водородной энергетике, для достижения целей углеродной нейтральности к 2060 г. ежегодный спрос Китая на водородную энергию достигнет 37,15 млн т к 2030 г. и увеличится примерно до 130 млн т к 2060 г. С учетом ограничений, связанных с двой­ными углеродными целями, доля «зеленого» водорода в Китае вырастет с 3% в 2020 г. до 15% в 2030 г. и достигнет 75% в 2060 г. в общем объеме спроса на водородную энергию [22].
Европа. Вследствие политических установок, которых придерживался состав Европейской комиссии в 2019–2024 гг., реализуя во что бы то ни стало программу «Зеленый курс ЕС», власти ЕС подошли к развитию водородной энергетики с явно дискриминационных позиций, выстроив законодательную основу так, чтобы благоприятствовать развитию производства водорода на основе ВИЭ в ущерб как традиционным, так инновационным производителям водорода на основе природного газа. Следует отметить, что такой подход нарушает закрепленные в законодательстве ЕС принципы технологической нейтральности.
В законодательстве ЕС закреплены две классификации водорода: возобновляемый и низкоуглеродный.
Возобновляемый водород (от англ. renewable hydrogen) – водород, произведенный на основе возобновляемых источников энергии, может быть классифицирован подобным родом на основе положений Директивы ЕС 2018/2001 о продвижении использования возобновляемых источников энергии (от англ. RED II – Renewable Energy Directive II) [23] и двух делегированных актов Европейской комиссии [24, 25], одобренных в феврале 2023 г. При этом установлен ряд ограничений, призванных обеспечить создание новых мощностей ВИЭ для производства водорода. Так, электростанция и электролизер должны быть расположены в одном месте или иметь прямое соединение между ними . Кроме того, объект производства ВИЭ не должен быть введен в эксплуатацию более чем за 36 месяцев до электролизера. Сетевая электро­энергия может быть признана полностью возобновляемой, если она соответствует критериям дополнительности (новые мощности ВИЭ для производства водорода), географической корреляции и временной корреляции (до 2030 г. возобновляемая электро­энергия и водород должны быть произведены в один и тот же месяц, с 2030 г. – в один и тот же час).
Низкоуглеродный водород (от англ. low-carbon hydrogen) – водород, при производстве которого достигается снижение выбросов парниковых газов на 70% по сравнению с производством водорода из ископаемых ресурсов. Данное определение закреплено в обновленной газовой директиве, основные параметры которой были согласованы в декабре 2023 г. [26]. После публикации данной директивы, Европейская комиссия должна будет опубликовать делегированный акт, уточняющий правила соответствия этому критерию. По предварительным расчетам, предел выбросов парниковых газов при производстве 1 кг водорода не должен превышать 3,38 кг CO2‑экв. (область охвата «от колыбели до колес» (от англ. well-to-wheel), при оценке выбросов парниковых газов учтены следующие этапы жизненного цикла водорода: добыча и доставка сырья для производства водорода, производство водорода, с учетом производства электричества и энергетических затрат на систему улавливания диоксида углерода, транспортировка и секвестрация диоксида углерода, транспортировка водорода, использование или сжигание водорода, а также тип транспортного средства, в котором используется водород (если технология использования – топливные элементы) .
Следует отметить, что описанные выше определения встроены в сложную правовую систему поддержки именно возобновляемого водорода в ЕС за счет более приоритетных условий финансирования, мер господдержки и прямого субсидирования. Так, Регламент ЕС в области классификации устойчивых инвестиций [27] и его подзаконные акты (Регламент о технических критериях) [28], применяемые с 1 января 2022 г., предоставляют преференции именно возобновляемому водороду. Одновременно с этим, согласно Регламенту о технических критериях, для того, чтобы производство водорода признавалось вносящим существенный вклад в смягчение последствий изменения климата, раздел 3.10 приложения 1 устанавливает, что объем выбросов парниковых газов от производства водорода должен быть сокращен на 73,4% по сравнению с объемом выбросов от производства ископаемого топлива, равным 94 г CO2‑экв./МДж H2. То есть в объем выбросов парниковых газов от производства водорода (область охвата «от колыбели до ворот» (от англ. cradle-to-gate или well-to-gate), при оценке выбросов парниковых газов включены: добыча и доставка сырья для производства водорода, выпуск водорода, с учетом производства электричества и затрат на систему улавливания диоксида углерода, его доставки и секвестрации) не должен превышать 3 т CO2‑экв./т H2.
Разработанная ранее инициатива в ЕС – CertifHy [29], в которой была предложена палитра водорода, более не поддерживается, но стоит отметить, какие ранее принимались критерии низкоуглеродности. «Серый» водород, согласно данной классификации, не относится к низкоуглеродному (уровень выбросов менее 91 г CO2‑экв./МДж H2, но более 36,4 г CO2‑экв./МДж H2), а «голубой» и «зеленый» – к низкоуглеродному (уровень выбросов менее 36,4 г CO2‑экв./МДж H2 или 4,4 CO2‑экв./кг H2).
Для ускорения темпов выпуска возобновляемого водорода, особенно водорода, производимого при использовании возобновляемого электричества, Еврокомиссия и правительства государств – членов ЕС разработали множество других стратегий и нормативных документов для достижения целей ЕС по уменьшению выбросов парниковых газов в ЕС на 55% к 2030 г. в сравнении с уровнем выбросов 1990 г. и достижению нетто-­нулевых выбросов к 2050 г.
Еврокомиссия также предложила меры для расширения водородной инфраструктуры, в том числе стимулировать создание сети водородных трубопроводов. В рамках обновления газовой директивы достигнуто соглашение о том, что потребители возобновляемого водорода смогут получить доступ к водородной сети по льготному тарифу. В дополнение к трубопроводной инфраструктуре в 2021 г. было предложено регулирование инфраструктуры альтернативных видов топлива ЕС (от англ. Alternative Fuels Infrastructure Regulation – AFIR), и это регулирование устанавливает целевые показатели для развертывания заправочных водородных станций (от англ. HRSs – Hydrogen Refuelling Stations) в городах и вдоль автомагистралей. Кроме того, Европейская комиссия также предоставляет финансирование для развития сети водородных заправочных станций в рамках инструмента «Соединяющий Европу объект – транспортный инструмент» (от англ. Connecting Europe Facility – Transport instrument) на период с 2021 по 2027 гг.
Политическая поддержка оказывается не только на уровне ЕС, государства – члены ЕС вследствие особенностей распределения бюджетных средств ЕС также были вынуждены поддержать развитие возобновляемого водорода и выделить значительное финансирование. В соответствии с правилами ЕС по предоставлению госпомощи, Европейская комиссия одобрила выделение госфинансирования на водородные проекты в объеме 10,6 млрд евро в 2022 г. и 6,9 млрд евро в 2024 г., ожидая, что объем частного софинансирования этих проектов превысит выделенные бюджетные средства .
Важным аспектом развития водородного направления в Европе стало включение водорода в Регламент ЕС о трансграничном углеродном налоге [30]. Хотя в настоящее время импорт водорода в Евросоюз минимален, любой будущий поставщик водорода будет вынужден оплачивать дополнительные сборы в рамках трансграничного углеродного налога.
Несмотря на масштабную политическую и финансовую поддержку, планы ЕС от 2020 г. [31] по достижению мощностей производства возобновляемого водорода до 1 млн т к 2024 г. в настоящий момент выглядят неправдоподобными, учитывая, что на середину 2023 г. общемировой уровень производства низкоуглеродного водорода не достиг таких значений. Амбициозные планы в 10 млн т к 2030 г. и непосредственно энергопереход в интервале 2030–2050 гг. тем более остаются под вопросом [32].
Вместе с тем нельзя не отметить жесткость условий, которые должны быть соблюдены для классификации проектов, связанных с природным газом, в качестве экологически устойчивых. Указанные обстоятельства в совокупности с иными климатическими инициативами ЕС, как представляется, способны создать неблагоприятные условия для спроса на российский природный газ в Евросоюз, если ЕС не откажется от нынешнего дискриминационного подхода развития водородной энергетики.
США. В ноябре 2021 г., после одобрения конгрессом, был подписан закон об инвестициях в инфраструктуру и рабочих местах (публичный закон 117–58), также известный как двухпартийный закон об инфраструктуре. Благодаря данному закону, Департаменту энергетики США было санкционировано и передано 62 млрд долл., из которых 9,5 млрд долл. приходится на чистый водород. В августе 2022 г. был подписан еще один закон, так называемый «Акт о снижении инфляции в США» (публичный закон 117–169), который устанавливает нормативное регулирование и стимулы для производства водорода, включая налоговые льготы на производство, которые также будут увеличивать рынок чистого водорода в США.
5 июня 2023 г. Департаментом энергетики США была выпущена национальная стратегия по чистому водороду и дорожная карта развития водородного направления. В совокупности данные документы представляют собой национальную систему содействия крупномасштабному производству, переработке, доставке, хранению и использованию чистого водорода, способствующую достижению целей по декарбонизации практически во всех секторах экономики. Стратегия развития водородного направления также, как и в ЕС, напрямую увязывается с вопросами декарбонизации экономики, однако, во внимание также берется и потенциал создания новых рабочих мест. Ближайшие цели по объемам производства чистого водорода совпадают с планами ЕС и составляют 10 млн т к 2030 г. В документе также отмечено, что использование чистого водорода может снизить выбросы парниковых газов примерно на 10% к 2050 г. в сравнении с 2005 г., в соответствии с долгосрочными планами Климатической стратегии США [33].
Понятие «чистый водород» отражено в руководстве по стандарту производства чистого водорода (от англ. Clean Hydrogen Production Standard Guidance) [34]. Черновой вариант данного стандарта был выпущен 21 сентября 2022 г., обсуждение и комментарии были доступны до 14 ноября 2022 г. Последние правки к стандарту были приняты в июне 2023 г., согласно актуальному документу понятие «чистый водород» соответствует водороду, который произведен с выбросами парниковых газов равными или менее 2 кг CO2‑экв./кг H2 на месте его производства (исключая непрямые выбросы парниковых газов), при этом чистый водород может быть получен из ископаемых ресурсов.
При этом, согласно акту о снижении инфляции (публичный закон 117–169), по которому будет создан 10‑летний производственный налоговый кредит (45V Credit) [35], для так называемого «подтвержденного чистого водорода» установлен порог выбросов парниковых газов в 4 кг CO2‑экв./кг H2 при оценке жизненного цикла в границах оценки «от колыбели до ворот». Комментарии в стандарте относительно достижимости процессами термической конверсии ископаемых источников показателей по выбросам менее 4 кг CO2‑экв./кг H2 согласуются с обширной сырьевой базой США и лидирующими позициями по добыче природного газа в настоящий момент.
Великобритания. В 2021 г. по заказу Департамента бизнеса, энергетики и индустриальной стратегии Великобритании (от англ. the UK’s Department for Business, Energy & Industrial Strategy (BEIS) были рассмотрены варианты того, каким должен быть стандарт для низкоуглеродного водорода [36].
На основании предварительных расчетов выбросов парниковых газов различных способов производства водорода по модели учета «от колодца до ворот» были установлены следующие границы:
электролиз с использованием сетевой электро­энергии (2020 г.) – 75–100 г CO2‑экв./МДж (9–12 кг CO2‑экв./кг H2);
с использованием природного газа, при коротком плече поставки – 10–45 г CO2‑экв./МДж (1,2–5,4 кг CO2‑экв./кг H2).
Были даны рекомендации следовать опыту в странах ЕС и действующим нормативным документам и инициативам: IPHE, REDII и обязательство Великобритании по использованию возобновляемых источников транспортного топлива (от англ. RTFO – the UK’s Renewable Transport Fuels Obligation) [37].
Согласно RTFO, показатель низкоуглеродности формируется исходя из сравнения с выбросами бензинового или дизельного топлива. По аналогии с ЕС, он составляет 94 г CO2‑экв./МДж. Для удовлетворения требованиям получения сертификата возобновляемого транспортного топлива (от англ. RTFC – Renewable Transport Fuel Certificate) необходимо обеспечить снижение выбросов на 65% до 32,9 г CO2‑экв./МДж (3,95 кг CO2‑экв./кг H2).
В октябре 2023 г. в Великобритании была выпущена схема сертификации низкоуглеродного водорода [38]. В декабре 2023 г. был обновлен стандарт по низкоуглеродному водороду (от англ. LCHS – Low Carbon Hydrogen Standard) [39]. Предполагается, что стандарт по сертификации должен вступить в действие с 2025 г. В документах была принята система учета выбросов парниковых газов «от колыбели до ворот». В остальном схема сертификации соответствует предложению IPHE и таксономии ЕС, однако форма взаимодействия идет через правительственные формы поощрения «Бизнес-­модель производства водорода» (от англ. HPBM – Hydrogen Production Business Model) и «Водородный фонд углеродной нейтральности» (от англ. NZHF – Net Zero Hydrogen Fund) за соответствие стандарту низкоуглеродного водорода. Сертификация будет проводиться в МВт·ч (ВТС – высшая теплотворная способность), несмотря на то, что в большинстве стран и нормативных инициативах используется НТС (низшая теплотворная способность) и МДж или кг. Сертификация добровольная, на начальном этапе (продолжительность этапа не уточняется). Водород, соответствующий требованиям стандарта, будет маркироваться как «соответствующий требованиям LCHS» (от англ. LCHS compliant).
В актуальном стандарте указано, что для удовлетворения требования низкоуглеродности суммарные выбросы парниковых газов не должны превышать 20 г CO2‑экв./МДж (2,4 кг CO2‑экв./кг H2). При этом допускается использование природного газа для производства водорода в технологиях парового/автотермического риформинга с системой улавливания диоксида углерода, парциального окисления и пиролиза.
Германия. Как и большинство стран ЕС, в будущем Германия собирается быть импортером водорода с целью декарбонизации своей экономики. Национальная водородная стратегия Германии [40] была принята в июле 2020 г. С учетом значительных изменений в рыночной конъюнктуре, а также в связи с поправками в национальных стратегиях по безопасности, исследованиями и разработками, климатической политикой, в июле 2023 г. водородная стратегия была обновлена [41]. Были удвоены цели по достижению мощностей электролизеров воды с 5 до 10 ГВт к 2030 г. Установлены промежуточные сроки по разработке эффективной водородной инфраструктуры, в частности – ввод в работу к 2027–2028 г. более 1800 км переоборудованных (ранее использованных для транспорта природного газа) и новых водородных трубопроводов. Федеральным правительством поставлена цель по достижению углеродной нейтральности к 2045 г. В обновленной стратегии упоминается, что пока не будут достигнуты достаточные мощности по «зеленому» водороду, основным источником низкоуглеродного водорода будет служить «голубой», «бирюзовый» водород или водород из биоотходов. Ожидается, что потребность в водороде к 2030 г. будет составлять 95–130 ТВт·ч (с учетом потребностей в деривативах, таких как метанол, аммиак и синтетические топлива). Амбициозные цели по потребностям в водороде поддерживаются разработкой стратегии импорта водорода внутри ЕС и за его пределами. В части сертификации и нормативной документации Германия придерживается разработанных в ЕС стандартов. Сейчас идет активное внедрение в национальное законодательство актов RED II и закона о реестре гарантий происхождения (от англ. RGOA – Register of Guarantees of Origin Act) [42]. Отдельное внимание уделено разработке критериев производства «голубого» водорода, особенно вопросам улавливания диоксида углерода.
В части планов по разработкам в фокусе внимания ряд больших проектов: H2Giga (производство водорода), H2Mare (водород на шельфе) и TransHyDe (инфраструктура и водородный транспорт), и, наконец, выделение средств на разработку в рамках национальной инновационной программы по развитию водородных технологий и топливных ячеек (от англ. National Innovation Programme for Hydrogen and Fuel Cell Technology), инициативы «HyLand – Водородные регионы в Германии» (от англ. HyLand – Hydrogen Regions in Germany) и «Водородный центр инноваций и технологий» (от англ. Hydrogen Innovation and Technology Centre).
Согласно представленной стратегии для удовлетворения требованиям низкоуглеродности водород, как и в случае акта RED II, должен обеспечить снижение выбросов парниковых газов при сравнении с топливным (бензин, дизель) аналогом не менее чем на 70%, т. е. 3,38 кг CO2‑экв./кг H2.
Япония. Япония стала первой страной, которая опубликовала свою водородную стратегию в декабре 2017 г. С тех пор энергетический ландшафт претерпел значительные изменения, и в июне 2023 г. стратегия была обновлена с учетом новых водородных субсидий в рамках производственного плана европейской «Зеленой сделки» и Акта о снижении инфляции в США [43].
В обновленной версии были расписаны и увеличены объемы использования водорода до 3 млн т/год к 2030 г., до 12 млн т/год к 2040 г., до 20 млн т/год к 2050 г. Установлены критерии мощностей по электролизерам воды – 15 ГВт к 2030 г. Впервые появилось официальное упоминание о критериях низкоуглеродности водорода и аммиака, 3,4 кг CO2‑экв./кг H2 («от колодца до ворот») и 0,84 кг CO2‑экв./кг NH3 («от ворот до ворот»). Была также уточнена целевая цена для водорода, она снизилась со 100 иен/нм3 до 30 иен/нм3 к 2030 г. и 20 иен/нм3 к 2050 г. [44]. Отдельно рассматривается вопрос разработки системы сертификации, которая позволит внедрить использование водорода в разрабатываемую систему J-Credit [45]. Япония также активный участник IPHE (H2PA Taskforce).
Южная Корея. Южная Корея является одним из мировых лидеров по реализации водородной экономики, особенно в части секторов мобильности (автомобили, водный транспорт, поезда). В 2019 г. была выпущена дорожная карта до 2040 г. по переходу к водородной экономике. В июле 2020 г. была представлена водородная стратегия, согласно которой электролизом воды будет производиться до 70% низко­углеродного водорода к 2040 г. Ожидается, что потребление такого водорода к 2050 г. может составить 23 млн т/год.
Наряду с созданием экосистемы чистого водорода внутри страны и во всем мире, стимулированием технологических инноваций в Корее, созданием необходимой инфраструктуры, внедрение системы сертификации чистого водорода остается приоритетом администрации Президента Республики Корея Юн Сок Еля (избран в 2022 г.). Работа над этой национальной системой сертификации чистого (низкоуглеродного) водорода была начата при предыдущей администрации в 2021 г., ее планируется завершить в 2024 г. При этом в разрабатываемых документах уже идет проработка использования не только электролизеров и производства «зеленого» водорода, но и «голубого» водорода, а также водорода, производимого с использованием атомной энергии [46].
Учитывая, что документ «Водородный акт» (от англ. Hydrogen Act) находится еще в разработке, о допустимом уровне выбросов парниковых газов можно судить, исходя из доступной общественной информации. Так, на брифинге для примерно 70 предприятий и государственных учреждений в Сеуле, университетские исследователи, работающие с Министерством торговли, промышленности и энергетики (от англ. MOTIE – South Korean Ministry of Trade, Industry and Energy), изложили предложение установить стандарт для чистого водорода в стране на уровне 4 кг CO2‑экв./кг H2 («от колыбели до ворот»), аналогично стандарту в США [47]. MOTIE занимается разработкой документа «Стандарты портфеля экологически чистых водородных источников энергии» (от англ. CHPS – Clean Hydrogen Energy Portfolio Standards), который должен быть выпущен в 2024 г. [48].
Австралия. 24 февраля 2023 г. Совет министров энергетики и изменения климата Австралии согласился пересмотреть Национальную водородную стратегию [49] от 2019 г. для обеспечения достижения целей Австралии стать мировым лидером по производству водорода к 2030 г. как на экспортной основе, так и для декарбонизации австралийской промышленности.
Национальная водородная стратегия Австралии определяет видение чистой, инновационной, безопасной и конкурентоспособной водородной промышленности. Она направлена на то, чтобы позиционировать отрасль Австралии как крупного глобального игрока к 2030 г. При этом стоит отметить, что в тексте стратегии не упоминается уровень выбросов или даже намек на критерии низкоуглеродного водорода, однако под процессами для получения чистого водорода в качестве примера приводятся технологии газификации угля и парового риформинга с использованием систем улавливания и утилизации диоксида углерода.
GO Scheme. Гарантия происхождения (от англ. GO – guarantee of origin) – это система гарантий мирового уровня, разработанная для отслеживания и верификации выбросов, связанных с водородом, возобновляемой электро­энергией и, в будущем, другими продуктами, производимыми в Австралии. Со временем она может расшириться и включить в себя ряд продуктов, таких как металлы и топливо с низким уровнем выбросов.
Гарантия происхождения показывает, откуда взялся продукт, как он был изготовлен и углеродоемкость его жизненного цикла. Австралийская GO Scheme будет способствовать низкоуглеродному выбору потребителей и инвесторов.
Разработка схемы является результатом обширных консультаций Департамента по вопросам изменения климата, энергетики, окружающей среды и водных ресурсов, и регулятора чистой энергии (от англ. CER – Clean Energy Regulator). Для поддержки международной торговли методология, лежащая в основе схемы GO, тесно согласована с IPHE.
Департамент опубликовал первоначальный документ для обсуждения в июне 2021 г. [50], два консультационных документа [51] в декабре 2022 г. и еще один раунд консультаций прошел в сентябре 2023 г. [52].
CER проводил испытания в течение 2022 и 2023 гг. Они протестировали и верифицировали структуру GO Scheme совместно с производителями водорода и его производными. В оценке приняли участие заинтересованные стороны, управляющие некоторыми из самых передовых водородных проектов Австралии, которые тестировали такие элементы структуры, как подходы к измерению, системы отчетности и методы расчета интенсивности выбросов.
Предполагается, что схема будет реализована к началу 2024 г. и первоначально пересмотрена в 2025 г., а затем каждые 5 лет. Для сравнения, Нидерланды стали первой европейской страной, запустившей GO Scheme, выдав сертификаты в октябре 2022 г. [53].
Частью предлагаемой GO Scheme является создание механизма сертификации для возобновляемых источников энергии, который основывается на уже действующей схеме сертификации австралийской целевой программы по возобновляемым источникам энергии (от англ. RET – Renewable Energy Target). В рамках GO Scheme будут созданы два новых сертификата:
GO продукта;
гарантии происхождения возобновляемой электро­энергии (от англ. REGO – Renewable Electricity Guarantee of Origin).
Стоит отметить, что, поскольку предлагаемые гарантии происхождения не имеют пороговых значений интенсивности выбросов (в отличие от отраслевых схем, описанных ниже), частью GO Scheme может быть не водород, полученный электролизом, а водород, произведенный методами парового риформинга метана или газификацией угля. Ожидается, что сюда также будет включено производство водородных энергоносителей, таких как метилциклогексан, аммиак и сжиженный водород, а также транспортировка и хранение водорода и водородных энергоносителей.
Участие в GO Scheme будет добровольным для соответствующих требованиям электростанций, производящих возобновляемую электро­энергию, производителей водорода и водородных энергоносителей. Соответствие требованиям будет зависеть от того, использует ли производитель производственный путь, который подпадает под методологию учета выбросов в рамках схемы. Участники должны будут выполнить обязательства в соответствии с законодательством, такие как получение разрешений регулирующих органов, проверка пригодности персонала и точности представления данных.
GH2 Standard. Организация «Зеленый водород» (от англ. GH2 – Green Hydrogen) определяет «зеленый» водород как водород, полученный путем электролиза с использованием возобновляемых источников энергии, но при этом отмечает, что текущая политика и рамки в области «зеленого» водорода различаются в терминологии возобновляемых источников энергии и систем учета выбросов углерода в пороговых значениях выбросов, при которых водород считается «зеленым», а также в используемом сырье и технологиях производства.
GH2 стремится значительно ускорить производство и использование «зеленого» водорода, особенно в области производства стали, цемента, удобрений, судоходства и авиации. В мае 2022 г. компания запустила стандарт «зеленого» водорода, согласно которому продукты, соответствующие стандарту, будут иметь лицензию на использование маркировки «Зеленый водород GH2», право получать сертификаты происхождения GH2 и торговать ими для «зеленого» водорода и производных, таких как «зеленый» аммиак.
Стандарт устанавливает максимальный порог выбросов парниковых газов в размере не более 1 кг CO2‑экв./кг H2 и применяет методологию IPHE для электролизного производства с некоторыми изменениями (IPHE в настоящее время не рассматривает хранение, конверсию и доставку водорода и его производных, а также не устанавливает порог выбросов).
Существует ряд требований к проектам, которые могут быть аккредитованы GH2:
публикация прозрачного обзора проекта;
одобрение проекта национальным правительством;
социальные последствия, такие как обеспечение консультаций с коренными народами на протяжении всего процесса реализации проекта и соблюдение справедливых трудовых норм и условий труда;
воздействие на окружающую среду, такое как общедоступная оценка использования воды в рамках проекта, производство водорода электролизом с использованием 100% (или почти 100%) возобновляемых источников энергии, а также проект, работающий в среднем при ≤ 1 кг CO2‑экв. на килограмм водорода в течение 12 месяцев.
GH2 намерена аккредитовать независимых поставщиков гарантий, которые будут оценивать проект перед подготовкой отчета для общественного обсуждения. Проекты будут пересматриваться ежегодно, и в случае внесения существенных изменений в проект потребуется повторная аккредитация.
В результате проведенного анализа актуальных схем сертификации и инициатив для отнесения водорода и его производных к низкоуглеродному в различных странах можно отметить широкий разброс в количественном критерии оценки. Низкоуглеродным считается водород, углеродный след которого варьируется в интервале от 0 до 14,51 кг CO2‑экв./кг H2. На рис. 1 представлены заявленные показатели низкоуглеродного водорода согласно нормативной документации в различных странах.
Россия. Развитие водородной энергетики включено в предварительный перечень сквозных технологий (технологических направлений) согласно Концепции технологического развития на период до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 мая 2023 г. № 1315‑р. При этом под сквозными технологиями (технологическими направлениями) подразумеваются перспективные технологии межотраслевого назначения, обеспечивающие создание инновационных продуктов и сервисов и оказывающие существенное влияние на развитие экономики, радикально меняя существующие рынки и (или) способствуя формированию новых рынков. Сквозные технологии определяют перспективный облик экономики и отдельных отраслей в течение ближайших 10–15 лет.
Основным документом в сфере водородной энергетики является Концепция развития водородной энергетики в Российской Федерации, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 5 августа 2021 г. № 2162‑р (далее – концепция). В продолжение развития водородного направления в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 16 января 2023 г. № 40‑р подписаны соглашения о намерениях между Правительством Российской Федерации, компаниями ПАО «Газпром» и ГК «Росатом» в целях развития высокотехнологического направления «Развитие водородной энергетики». Протокольным решением межведомственной рабочей группы по развитию в Российской Федерации водородной энергетики № 3 от 26 декабря 2022 г. утверждена дорожная карта развития высокотехнологичного направления «Водородная энергетика» на период до 2030 г. (далее – МРГ, дорожная карта).
Планом общих мероприятий дорожной карты предусмотрено создание сертификации водорода и разработка методик оценки его жизненного цикла (пункт 1.3.2. «Создание и развитие системы добровольной сертификации водорода с указанием его углеродного следа, в том числе ее одобрение и верификация на международном уровне» и пункт 1.3.3. «Разработка методик оценки жизненного цикла и классификации водорода с учетом различных способов производства, хранения, транспортировки и применения водорода»). Вопросы водородной сертификации прорабатываются также в рамках деятельности экспертной подгруппы № 4 «Техническое регулирование» МРГ.

В соответствии с концепцией низкоуглеродным считается водород, полученный:
из ископаемых топлив, в том числе с применением технологий улавливания углекислого газа, пиролиза углеводородного сырья (технология получения водорода с одновременным получением элементарного углерода) и аналогичных технологий;
методом паровой конверсии природного газа с использованием тепловой энергии атомной энерготехнологической станции с обеспечением улавливания углекислого газа;
методом электролиза воды с использованием электро­энергии атомной электростанции, гидроэлектростанции, возобновляемых источников энергии и электро­энергии энергосистемы при условии обеспечения соответствующего углеродного следа.
Также концепцией в качестве основного критерия оценки технологий водородной энергетики с точки зрения воздействия на климат закрепляется объем выбросов углекислого газа на протяжении жизненного цикла водородных энергоносителей (углеродный след).
Поскольку в настоящий момент национальные подходы Российской Федерации в части сертификации низкоуглеродного водорода (в т. ч. методика, классификация) находятся в стадии разработки, на основании вышеуказанных положений концепции представляется необходимым использование углеродного следа в качестве единственного критерия оценки в рамках сертификации водорода.

Возможности России в части становления рынка низкоуглеродного водорода

В настоящий момент в России производится около 7% от объемов мирового производства водорода в год. В качестве сырья для получения водорода в основном используется природный газ, в меньшей степени – нефтепродукты и уголь. Производство водорода методом электролиза воды в России осуществляется в незначительных объемах, в основном для использования в системах охлаждения генераторов электростанций. Применение природного газа как сырья для получения водорода объясняется низкой себестоимостью производства.
На предприятиях Группы «Газпром» ежегодно вырабатывается более 350 тыс. т водорода и водородсодержащего газа для получения моторных топлив, соответствующих экологическому классу 5, производства аммиака и другой продукции. Таким образом, технологические мощности цикла «производство – потребление водорода» на нефте- и газоперерабатывающих предприятиях в целом сбалансированы, водород используется в качестве сырья для внутренних производственных процессов, за исключением частных случаев применения побочного продукта производства – водородсодержащего газа на собственные топливные нужды.
При этом на данных производственных объектах имеются потенциальные объемы водорода, которые могут быть выделены в целях удовлетворения потребностей российского рынка. Однако для выделения водорода из водородсодержащих газов и доведения его до товарного качества потребуются инвестиции в соответствующую производственную инфраструктуру, решение о которых может быть принято только после определения конкретных покупателей и установления этими потребителями требований к объему и качеству товарного водорода.
Важно отметить, что дорожной картой установлен целевой показатель по производству низкоуглеродного водорода на уровне 550 тыс. т к 2030 г. Достижение данной цели потребует колоссальных инвестиций, несоразмерных с практикой дружественных стран, если при подготовке российской методики в качестве критериев низкоуглеродности будут выбраны завышенные европейские или японские подходы, что, в свою очередь, приведет к потере конкурентоспособности низко­углеродного водорода по сравнению с тем, который будет сертифицирован в соответствии со стандартами дружественных стран, в том числе с рассмотренным китайским стандартом.
Учитывая текущие российские проекты в области снижения углеродного следа водородной продукции, энергосбережения, использования наилучших доступных технологий, более сбалансированным и реалистичным ориентиром (по сравнению с завышенными требованиями недружественных стран) видится китайская практика сертификации в рамках стандарта T/CAB 0078–2020.
Принимая во внимание интенсификацию энергетического сотрудничества в рамках БРИКС, председательство Российской Федерации в данной организации, а также инициативу РЭА Минэнерго России по взаимному признанию сертификации водорода с потенциальными партнерами из стран БРИКС, представляется целесообразным унифицировать требования в части сертификации водорода между странами БРИКС с учетом имеющихся технологических возможностей и экономической целесообразности в целях предотвращения создания завышенных критериев низкоуглеродности водорода, способных негативно повлиять на его торговлю.
Для определения целевого рынка требуется оценить потенциал как производства, так и потребления (закупки) низкоуглеродного водорода. По оценкам МЭА, потребность ЕС составляет около 10 млн т к 2030 г. (из которых около 40% в виде аммиака или иных деривативов водорода). По оценкам китайского Альянса по водороду, потребность Китая составит около 37 млн т к 2030 г. Большая потребность Китая в низкоуглеродном водороде, а также усиливающееся сотрудничество с дружественными азиатскими странами являются дополнительными стимулами по унификации подходов России и Китая в области сертификации.

Выводы

Учитывая, что в соответствии с международной практикой установление лимитов выбросов парниковых газов, определяющих низкоуглеродный водород, значительно отличается (ЕС, США, Великобритания, Китай и другие примеры), при разработке методик необходимо предусмотреть методологические подходы к определению численного критерия низкоуглеродного водорода по удельным выбросам парниковых газов. Предлагается при создании российской системы классификации водорода гармонизировать свои методологические подходы с дружественными странами. С учетом того, что в качестве целевого показателя дорожной карты определен именно низкоуглеродный водород, установление на законодательном уровне численных критериев для низкоуглеродного водорода представляется особенно важным. Отсутствие методологии и рекомендаций/требований к численным критериям, определяющим низкоуглеродный водород, указывает на возможные риски и неопределенности для его производителей, что является барьерами развития рынка энергетического водорода. В целях снижения данных рисков приоритетной задачей для России видится организация взаимодействия с дружественными странами по вопросам классификации и стандартизации в области низкоуглеродного водорода с учетом целевых рынков.
Одним из наиболее перспективных векторов сотрудничества в данной области представляется азиатское направление. Доля стран Азиатско-­Тихоокеанского региона в общем объеме экспорта российских энергоресурсов, предусмотренная планом мероприятий по реализации Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 г., утвержденного распоряжением Правительства Российской Федерации от 1 июня 2021 г. № 1447‑р, увеличена с 40 до 49% в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 28.02.2024 г. № 444‑р.
В рамках разработки российской методики и классификации низкоуглеродного водорода представляется целесообразным предусмотреть в ней алгоритмы расчетов углеродного следа на протяжении жизненного цикла водородных энергоносителей, включая оценку удельных выбросов различного сырья, используемого для получения водорода в рамках одного технологического процесса. Так, при производстве водорода методом паровой конверсии метана около 50% водорода образуется из водяного пара с незначительными выбросами парниковых газов [54].
Сравнительный анализ международного опыта в области сертификации водорода вместе со спецификой производства водорода в России, в том числе на объектах Группы «Газпром», позволяет судить о том, что китайские наработки (T/CAB 0078–2020) в настоящий момент предлагают наиболее сбалансированный и рациональный подход, который может быть использован в целях унификации стандартов, а в случае необходимости – гармонизации соответствующего законодательства с дружественными странами в рамках межгосударственного объединения БРИКС+, а также других объединений (ШОС, ЕАЭС, ЭСКАТО и др.).
В настоящее время обсуждается вопрос подготовки национального стандарта в сфере сертификации водорода по оценке углеродного следа производства водорода и установления количественных критериев углеродного следа для различных способов получения водорода. Для реализации вопроса предлагается включение в программу национальной стандартизации, ежегодно утверждаемую Росстандартом, тем по разработке и актуализации документов национальной системы стандартизации в указанной области.
При этом необходимо учитывать, что природный газ, с учетом его преимуществ и доступности [55], сохраняет наибольший потенциал в области низкоуглеродного развития по сравнению с другими видами энергоресурсов.