Алексей Мастепанов (ИПНГ РАН, ИЭС, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина);
Хирофуми Араи (Институт экономических исследований Северо-Восточной Азии – The Economic Research Institute for Northeast Asia – ERINA)
ВВЕДЕНИЕ
Интерес к водородной энергетике зародился в Японии задолго до того, как в мировом общественном сознании сложилось современное значение понятия «энергетический переход», хотя сейчас именно водородная энергетика рассматривается во всём мире как одна из основных составных частей этого перехода.
К настоящему времени Япония имеет более чем 40-летний опыт исследований и разработок в области водородных технологий и топливных элементов [1]. Но для Японии водородная энергетика это не только, и даже не столько, проблема энергетического перехода.[1] Как известно, экономика современной Японии базируется на импортных энергоносителях, а уровень её самообеспечения энергией составляет менее 10%. При этом основная часть импортных энергоресурсов поступает из так называемых «нестабильных» регионов, что ещё больше, из-за присущих им географических и политических факторов риска, усугубляет проблему импортной зависимости страны. Так импорт из стран Персидского залива составляет 87-88% всего потребления нефти в стране [4]. В этом плане широкое использование водорода может не только диверсифицировать структуру поставок первичной энергии в Японию и снизить её импортную зависимость, но и повысить экономическую эффективность экономики при одновременном сокращении выбросов парниковых газов. Именно эти факторы лежат в основе национальной приверженности построению водородного общества в стране, и стремления достичь этой цели уже к 2050 г. [5,6].
Эти же факторы вкупе с высочайшим уровнем технологического развития страны легли в основу и государственной энергетической политики Японии. Как отмечается в Базовой водородной стратегии (Basic Hydrogen Strategy), принятой 26 декабря 2017 г. Правительственным советом по возобновляемым источникам энергии водороду и смежным вопросам (далее – Правительственный совет), для Япония, которая бедна энергетическими ресурсами, «водород может стать козырной картой в обеспечении энергетической безопасности и предотвращении дальнейшего изменения климата» [1].
1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОРОДНОЙ СТРАТЕГИИ ЯПОНИИ
Несмотря на многолетний богатый опыт исследований и разработок в области водородных технологий и топливных элементов (ТЭ), достигнутые успехи[2] и оказываемую этим работам государственную поддержку (рис.1), чёткие очертания современная энергетическая политика Японии в сфере водорода стала принимать только после аварии на АЭС Фукусима-Дайичи в марте 2011 г.
Источник: МЭА [7]
Рис. 1. Государственная поддержка НИОКР по водороду и топливным элементам
Важнейшим этапом формирования такой политики стал 2014 г., который, по оценке самих японцев, ознаменовался сдвигами тектонического масштаба на пути к построению «водородного общества» [8]. В апреле этого года правительство Японии приняло очередной – четвёртый – Стратегический энергетический план (далее – СЭП) на 2030 год (4th Strategic Energy Plan for 2030), в котором была сформулирована политика сокращения зависимости от ядерной энергетики и ископаемых ресурсов и расширения использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). В этом же документе были впервые представлены и планы Японии по созданию так называемого «водородного общества [1].
При этом энергетическая безопасность в этом документе трактуется как повышение экономической эффективности и экологической приемлемости на основе безопасности как фундаментального принципа всего развития (the “3E+S” goal). Достижение одновременно всех трёх этих целей – энергетической безопасности, экономической эффективности и экологической приемлемости (трёх «Е» или «энергетической трилеммы», как они названы в документе) – является трудной задачей, но решение её возможно путём развития низкоуглеродных технологий.
В этой связи поясняется и роль водородного общества: «Водородное общество – это не цель, а средство достижения цели. Для достижения цели “3E+S” необходимо создать общество, основанное на водороде» [1].
На основе СЭП к июню 2014 г. Совет по стратегии в области водорода и ТЭ (Hydrogen and Fuel Cell Strategy Council) при Министерстве экономики, торговли и промышленности Японии (METI), завершил подготовку «Стратегической дорожной карты по использованию водорода и топливных элементов» (Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells, далее – Дорожная карта или СДК), которую в том же месяце утвердило правительство страны [8].
В том же 2014 г. правительство Японии выделило из бюджета средства для финансирования ряда «водородных» объектов в рамках подготовки к проведению летних Олимпийских игр в Токио в 2020 г.
Практически одновременно с этим компании Honda и Toyota приняли решение о выпуске на рынок автомобилей на ТЭ, а Iwatani Corporation и JX Nippon Oil & Energy Corporation опубликовали розничные цены на водород на водородных заправочных станциях. Таким образом, произошла резкая активизация усилий, направленных на развитие использования водорода в качестве источника энергии [8].
В марте 2016 г. в связи с достигнутыми успехами по реализации ряда задач принятой в 2014 г. Дорожной карты, она была уточнена и пересмотрена, получив название СДК 2016 г. (Strategic Roadmap for Hydrogen and Fuel Cells of 2016).
Следующим этапом формирования энергетической политики Японии в сфере водорода стало принятие 26 декабря 2017 г. Правительственным советом Базовой водородной стратегии (Basic Hydrogen Strategy), а в июле 2018 г. – Правительством страны – 5-го Стратегического энергетического плана (The 5th Strategic Energy Plan – 2018) [5].
Базовая водородная стратегия – это первый в Японии комплексный правительственный план по развитию водородных технологий и ТЭ, обобщающий и оптимизирующий целый ряд программ, осуществляемых различными министерствами. Эта стратегия учла не только новые достижения в области водородных технологий, но и задачи Японии, вытекающие из подписания ею Парижского соглашения по климату. С опубликованием этого документа Япония стала первой страной, имеющей всеобъемлющий правительственный план развития водородных технологий и ТЭ [9].
В октябре 2018 г. в целях обсуждения реализации планов по построению водородного общества и будущих направлений соответствующей политики METI и Национальное агентство по развитию новых энергетических и промышленных технологий (New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO) провели в Токио на уровне министров первую международную встречу по водородной энергетике (Hydrogen Energy Ministerial Meeting). В работе этой встречи приняло участие более 300 заинтересованных участников со всего мира, в том числе представители профильных министерств из 21 страны, нескольких регионов и международных организаций. Участники встречи обсудили проблемы водородной энергетики и приняли Токийское заявление, в котором определены инициативы, которые должна предпринять каждая страна для популяризации и расширения водородной энергетики [10].
На основе рекомендаций этой встречи в мае 2019 г. на 10-й Межминистерской встрече по чистой энергии (CEM-10)[3] в Ванкувере (Канада) было объявлено о создании нового международного водородного партнёрства под руководством Канады, США, Японии, Голландии и Европейской комиссии. Координацию соответствующих работ будет осуществлять МЭА [12].
По результатам отмеченной выше токийской встречи, в Японии в июне 2019 г. состоялась также Межминистерская встреча стран «двадцатки» (G20) по вопросам энергетического перехода и глобальной окружающей среды[4]. На полях этой встречи METI, Генеральный директорат по энергетике Европейской комиссии (ENER) и Министерство энергетики США (DOE) подписали совместное заявление об укреплении сотрудничества по водороду и технологиям топливных элементов [13].
В развитие основных положений 5-го СЭП 12 марта 2019 г. в Японии была принята третья по счёту СДК (The Strategic Road Map for Hydrogen and Fuel Cells of 2019). В ней не только были подведены итоги выполнения ранее принятых документов в этой области, но и уточнены цели и задачи по каждому из основных направлений водородной энергетики на долгосрочную перспективу [6].
В июне 2019 г. METI и NEDO провели оценку проектов НИОКР по водороду и ТЭ, проводимых NEDO, с целью активизации соответствующей деятельности в промышленности, научных кругах и правительстве. На основе выявленных проблем Совет по стратегии в области водорода и ТЭ в сентябре 2019 г. принял соответствующую Стратегию развития технологий (Hydrogen and Fuel Cell Technology Development Strategy). Этим документом определены десять пунктов технологического развития в трех областях, которым следует уделять приоритетное внимание для достижения целей, установленных в Стратегической дорожной карте для водорода и ТЭ [14].
Назовём их:
- Технологии топливных элементов
- Автомобильные топливные элементы
- Стационарные топливные элементы
- Вспомогательное оборудование и системы, связанные с резервуарами
- Цепочка поставок
- Крупномасштабное производство водорода
- Технология транспортировки и хранения
- Производство водородной энергии
- Водородные станции
- Электролиз воды и другие направления
- Технологии электролиза воды
- Другое промышленное применение
- Прерывистые инновационные технологии.
2. СИСТЕМА РЕАЛИЗАЦИИ ВОДОРОДНОЙ СТРАТЕГИИ
Разработанная и принятая в Японии водородная стратегия реализуется, в частности, через Институт экономики энергетики Японии (IEEJ), NEDO и стратегические партнёрства с японскими технологическими корпорациями. Система инициатив и партнёрств (ассоциаций), созданных частными компаниями, и программ, реализуемых NEDO, начала формироваться одновременно и параллельно с развитием водородных технологий. При этом партнёрства стали отвечать как за разработку и реализацию соответствующих проектов, так и коммерциализацию водородных технологий. Естественно, что все они поддерживаются государством или связанными с ним учреждениями. Основными из действующих в настоящее время партнёрств и программ являются [9]:
- Ассоциация технологических исследований цепочки поставок водородной энергии (Hydrogen Energy Supply-chain Technology Research Association – HySTRA). Создана в 2016 г.; её основная задача – разработка и реализация проекта японо-австралийской цепочки поставок водорода;
- Ассоциация развития технологической цепочки водородной энергетики (Advanced Hydrogen Energy Chain Association for Technology Development – AHEAD). Создана в 2017 г.; её основная задача – разработка и реализация проекта поставок из Брунея водорода в виде метилциклогексана;
- Две программы, реализуемые агентством NEDO:
- Программа перспективных исследований по технологиям применения водорода (Advanced research project on hydrogen application technologies). Основные задачи программы – научные исследования, направленные на повышение эффективности технологий электролиза, исследования и разработки крупномасштабных технологий применения водорода, исследования технологий высокоэффективного производства энергии и др. Действие программы рассчитано на 2014-2022 фин. гг.;
- Программа НИОКР по технологиям построения водородного общества (R&D on technologies for building hydrogen society). Основные задачи программы – научно-исследовательские работы и демонстрационные проекты в области производства водорода из ВИЭ, его транспортировки и хранения, а также цепочки поставок водорода с упором на его производство из зарубежных источников энергии. Действие программы рассчитано на период с 2014 фин. г. по 2022 фин. г.;
Следует также отметить осуществлённую NEDO программу НИОКР по технологиям применения водорода (R&D on hydrogen application technologies). Основное внимание программа уделяла автомобилям на ТЭ и водородным заправочным станциям. Действовала она в 2013-2017 фин. гг.
В ряд основных действующих программ можно поставить и инициативы правительства города Токио (Tokyo Metropolitan Government), связанные с созданием ряда «водородных» объектов в рамках подготовки к Олимпийским и Параолимпийским играм 2020 г., которые, по всей видимости, будут проведены в 2021 г.
В частности, был создан специальный фонд в размере около 40 млрд. иен (около 322 млн. евро), который использовался в целях увеличения спроса на легковые автомобили и автобусы на ТЭ, а также создание водородных заправочных станций в Токио [9]. Естественно, что особое внимание было уделено «водородным» объектам в районе Олимпийской деревни – строительству водородной станции, водородного трубопровода и когенерационных установок на ТЭ. Общая схема «водородного хозяйства» Олимпийской деревни показана на рис. 2, а района Олимпийской деревни, который разработан как модель передового городского планирования с использованием водородного топлива – на рис. 3.
Формируя водородную политику, правительство Японии большое внимание уделяет её популяризации, своевременному и полному информированию общества (населения и деловых кругов) о безопасности водорода, важности его использования и того, каков потенциал этого ресурса, о необходимости перехода в стадию «водородное общество»; соответствующей работе с местными органами власти и бизнесом.
Источник: [15]
Рис. 2. Общая схема «водородного хозяйства» Олимпийской деревни в Токио
Как отмечается в той же Стратегической дорожной карте по водороду и ТЭ, «Активное распространение информации – ключ к взаимопониманию среди японцев. По мере того, как мы переходим от этапа технологической разработки к этапу внедрения, особенно важно проводить мероприятия по обмену информацией с глубоким пониманием не только точек зрения производителей и инженеров, но и потребителей и граждан. Для активного распространения необходимо использовать различные средства массовой информации, от веб-сайтов и брошюр до симпозиумов и мероприятий, информирующих о безопасности и важности водорода, потенциале использования водорода и мерах, предпринимаемых национальным правительством, в форме, доступной для понимания гражданами» [6].
Источник: [15]
Рис. 3. Общий вид района Олимпийской деревни в Токио
С учётом уже достигнутых успехов и уверенности в реализации планов по построению водородного общества в Японии, премьер-министр Есихидэ Суга, выступая с программной речью в парламенте страны 26 октября с.г., заявил, что Япония будет стремиться сократить до нуля выбросы парниковых газов и стать к 2050 г. углеродно-нейтральным обществом [16].
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ: РОЛЬ МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА В РЕАЛИЗАЦИИ ВОДОРОДНОЙ ПОЛИТИКИ ЯПОНИИ И МЕСТО В НЁМ РОССИИ
Анализ и официальных документов правительства Японии по проблеме водородной энергетики, и заявленных и реализуемых проектов в этой области, и различных сценариев и прогнозов долгосрочного развития страны свидетельствует, что основным источником водорода в Японии считается его импорт[5].
Особенно этот вывод справедлив для кратко- и среднесрочного периода, в течение которого такой импорт будет осуществляться путём построения «международных цепочек поставок водорода» на базе «дешёвых зарубежных ресурсов», о чём уже было сказано выше. При этом в 5-ом СЭП не исключается, что и в более позднем будущем Япония, стремясь сделать водородную электрогенерацию столь же конкурентоспособной по стоимости, как и производство электроэнергии на СПГ, может ежегодно импортировать водород в объёме до 5-10 млн. т [5].
В силу изложенного, в базовых документах, определяющих водородную политику Японии, значительное место занимают вопросы международного сотрудничества, как многостороннего, так и на двухсторонней основе, в том числе и в рамках различных международных организаций. При этом, в целях реализации национальной водородной политики и построения в стране «водородного общества», правительство Японии прилагает значительные усилия в развитии сотрудничества не только непосредственно в сфере водорода, но и в смежных областях.[6]
В частности, Япония намерена прилагать усилия для проведения совместных исследований с другими странами, гармонизации положений и правил, связанных с водородом, и международной стандартизации в этой области. Так, Япония взяла на себя ведущую роль в разработке ряда международных стандартов по водороду – ISO/TC197 (Водородные технологии), IEC/TC105 (Технологии топливных элементов) и UN/GTR13 (Глобальные технические правила для транспортных средств, работающих на водороде/топливных элементах) [6].
Особый интерес Япония проявляет к сотрудничеству со странами, обладающими высоким технологическим потенциалом, такими как США и государства ЕС, и со странами – потенциальными поставщиками водорода (как «зелёного», полученного на основе ВИЭ, так «голубого», произведенного из ископаемого топлива с использованием технологии CCS). Согласно исследованию, проведенному японскими и немецкими специалистами, самыми дешёвыми ресурсами обеих категорий водорода обладают Австралия, Китай, Россия и США, а также Бразилия, Норвегия и ЮАР [9]. С рядом из этих стран, а также с Брунеем и Саудовской Аравией, Япония уже установила партнёрские отношения по разработке водородных проектов.
Со многими странами Япония установила и масштабное энергетическое сотрудничество в целом. 5-ым СЭП поставлена задача развития двусторонних отношений как со странами, богатыми природными ресурсами, так и с государствами, которые являются потенциальными рынками для японских энергетических технологий. Отмечено, что особое внимание японское правительство уделяет укреплению отношений с США, Россией и Китаем — странами, которые оказывают значительное влияние на глобальную структуру спроса и предложения энергоресурсов [5]. «Что касается России, то здесь важно рассматривать сотрудничество со стратегической точки зрения, полностью признавая такие актуальные для России вопросы, как диверсификация маршрутов сбыта нефти и газа за пределами Европы, модернизация российской экономики, содействие энергосбережению, региональное развитие в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, а также исходя из международного положения дел. Японское правительство будет продолжать сотрудничество в области ископаемого топлива, энергосбережения и возобновляемых источников энергии, а также ядерной энергетики», — отмечается в этом документе.
Как видим, Россия в действующем Стратегическом энергетическом плане в контексте развития двухстороннего сотрудничества поставлена на втором месте после США.
Следует отметить, что перспективность водородной энергетики хорошо понимают и в России. В Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года отмечается, что водород в перспективе способен стать новым энергоносителем, замещающим углеводородные энергоносители, и сформировать “водородную экономику”. Россия обладает значительным потенциалом производства водорода и способна обеспечить экспорт водорода к 2035 г. в объёме двух млн. т [17]. В октябре текущего года правительством утвержден План мероприятий («дорожная карта») по развитию водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 года, направленный на увеличение производства и расширение сферы применения водорода в качестве экологически чистого энергоносителя, а также вхождение страны в число мировых лидеров по его производству и экспорту[7].
Правительство и бизнес РФ открыты для международного сотрудничества по водородной проблематике, и заинтересованы в нём.
Как, например, заявил Министр энергетики РФ А.В. Новак в ходе 11-ой Межминистерской встречи по чистой энергии (CEM-11) в формате видеоконференции 22 сентября этого года, “Россия ведет активную работу по использованию новых источников энергии, в частности, по развитию ВИЭ и водородной энергетики, в том числе в сотрудничестве с зарубежными партнёрами. Тему развития водородной энергетики, к которой в последнее время мы наблюдаем возросший интерес, считаю абсолютно правильной и очень перспективной. Мы в России совместно с нашими крупнейшими энергокомпаниями активно занимаемся темой водородной энергетики, развивая собственные технологии по всей цепочке поставок водорода, а также изучаем возможность применения современных технологий для его производства. Для развития этого направления очень важна и международная кооперация” [18]. Несколькими днями позже эту тему развил и замглавы Минэнерго России П.Ю. Сорокин: «У России на этом рынке есть огромный научный потенциал. Такие компании как «Росатом», «Газпром» уже инвестируют в новейшие водородные технологии. Минэнерго России курирует этот процесс, предоставляя платформу для обмена информацией и создания новых идей, общеотраслевой стратегии. Мы хотим кооперировать с партнёрами со всех концов света, чтобы делать доступными необходимые финансовые ресурсы, чтобы вместе работать над расширением наших научных компетенций. У нас уже есть всё необходимое, все ресурсы, желание и платформы, чтобы сыграть ключевую роль в водородной экономике будущего» [19].
Что же касается сотрудничества с Японией в области водородной энергетики, то оценку его Минэнерго РФ дало по итогам переговоров Министра энергетики России Александра Новака с Министром экономики, торговли и промышленности Японии Хироси Кадзиямой. “В качестве перспективного направления двустороннего сотрудничества в ходе переговоров выделено взаимодействие в сфере водородной энергетики”, — отметили в Минэнерго России [20].
Российским бизнесом при поддержке Минэнерго страны ведётся работа и по подготовке конкретных водородных проектов.
В частности, такие проекты разрабатываются в ПАО «Газпром» — производство и экспорт «голубого» и «бирюзового» водорода (производится из природного газа с образованием в качестве побочного продукта сажи) и в Госкорпорации «Росатом» — производство и экспорт «жёлтого» водорода (производится методом электролиза из воды с использованием электроэнергии АЭС) [21]. Так, 25 сентября 2019 г. АО «Русатом Оверсиз» (дочерняя структура «Росатома») и Агентство по природным ресурсам и энергетики METI подписали в Токио соглашение о сотрудничестве в сфере совместной разработки в 2020-2021 гг. технико-экономического обоснования пилотного проекта экспорта водорода из России в Японию [22].
Для развития водородной энергетики и экспорта этого вида топлива на рынки азиатских стран, в том числе и в Японию, планируется создать водородный кластер на Сахалине. “Сердцем” кластера по производству «голубого» и «зелёного» водорода должен стать научно-технологический центр компетенции по водородной энергетике, который создадут на базе Сахалинского государственного университета [23]. Активно изучает производство «голубого» водорода ПАО «НОВАТЭК» [21].
Так что перспективы российско-японского водородного сотрудничества выглядят достаточно многообещающе. Не хотелось бы только, чтобы вся эта работа свелась к закреплению России в международном разделении труда в качестве экспортёра сырья, пусть и такого нового и экзотичного, как водород.
