Легкая перевозка легкого элемента

Как распределенная логистика водорода становится основой рационального энергоперехода и энергетической безопасности

Мировая экономика находится в состоянии очередного энергоперехода — глубокой трансформации энергетической системы, когда старые источники энергии постепенно заменяются новыми. В истории было уже три энергоперехода: от дров к углю, от угля к нефти, от нефти к газу. Сейчас мы живём в четвёртом: новыми героями энергоперехода становятся возобновляемые источники энергии и так называемая перспективная энергетика, главной звездой которой является водород.

Двигатели и тормоза водородной экономики 

Парадоксальным образом текущая турбулентность в мире не отодвигает энергопереход в сторону, а лишь подчеркивает его стратегическую важность. Он больше не сводится только к экологической повестке или эффективности энергосистемы. Это вопрос технологического суверенитета, экономической конкурентоспособности и национальной безопасности. Именно в этом контексте запуск водородной экономики из амбициозной идеи превращается в практическую необходимость. Мир ищет новые энергетические векторы — и водородный остается одним из самых перспективных.

По прогнозам Международного энергетического агентства (IEA), мировой спрос на водород вырастет с ~97 млн т. в 2023 году до ~150 млн т. к 2030 году.  При этом 40% придётся на новые области применения: транспорт, металлургию, энергетику. Именно транспортный сектор в ближайшее десятилетие станет драйвером развития водородной экономики. Причина проста: аккумуляторы подходят для легковых автомобилей, но в тяжёлом и дальнемагистральном транспорте — грузовиках, судах, поездах, карьерной технике, авиации — нужны решения, позволяющие хранить и перевозить большие объёмы энергии в компактной форме. Здесь водород выигрывает благодаря высокой энергоёмкости и позволяет преодолевать большие расстояния без дозаправки.

Однако победной поступи водорода препятствуют несколько факторов. Первый — это навязчивое «озеленение» водородной повестки, которое не учитывает объективные экономические и стратегические особенности стран и регионов. Производство водорода в промышленных масштабах методом электролиза воды с использованием возобновляемой энергии не всегда может быть экономически оправдано. В России, например, наиболее целесообразно производить водород из природного газа. Газ — это топливо энергоперехода, так как водород — вторая жизнь природного газа. Справедливый энергопереход должен учитывать эти страновые особенности. Такой подход позволит нам взять нужный темп и верно расставить приоритеты.

Второй фактор, который тормозит развитие водородной энергетики, — это расстояния между точками производства водорода и местами его потребления. Регионы, где экономически выгодно производить водород (Россия, Ближний Восток, Китай, Индия, Северная Африка, Латинская Америка), как правило, географически удалены от основных потенциальных потребителей: ЕС, Японии, США, Южной Кореи. Международная торговля водородом требует создания надёжных глобальных логистических цепочек транспортировки на дальние расстояния и соответствующей инфраструктуры хранения.

Газ в поисках эффективности

Сегодня основными средствами транспортировки водорода рассматриваются «водородные коридоры» и аммиак.

Водородный коридор — это выделенная инфраструктурная сеть для транспортировки газа. Модифицировать существующую газовую инфраструктуру под водород нецелесообразно как технологически, так и экономически. А строительство новых водородных коридоров сопряжено с колоссальным масштабом необходимых капитальных инвестиций и длительностью строительства.

Транспортировка в виде аммиака (NH₃) лишь выглядит выгодно: декларируются высокая плотность водорода в газе, простота сжижения и использование существующих инфраструктурных сетей. Но поборники применения аммиака как средства транспортировки водорода зачастую умалчивают о стоимости последующего расщепления (крекинга) для высвобождения водорода в пункте назначения. В энергодефицитных регионах эта операция может «съесть» всю экономику такой транспортировки. Поэтому аммиак хорош как аммиак – для его традиционных применений.

Важным логистическим вызовом в водородной отрасли является также проблема «первой и последней мили» — доставки от производства до экспортных хабов и далее от импортных терминалов до конечных потребителей. Здесь нужны гибкие решения, позволяющие выстроить распределённую логистику без дополнительных затрат на создание специализированной инфраструктуры и без потерь водорода при «перевалке».

Таким образом, чтобы приступить к активным и гибким перевозкам водорода здесь и сейчас и дать отрасли рациональный старт, необходимо:

— устранить естественные и искусственные барьеры, которые делают безальтернативными долгие и дорогостоящие проекты капитального строительства;

— задействовать имеющуюся инфраструктуру: порты, грузовые суда, баржи, грузовики и железная дорога;

— автоматически освободить пользователей от проблем первой и последней мили с избыточными логистическими издержками и потерями при перевалке.

Go, liquid!

Как уже говорилось выше, в ближайшие годы локомотивом мирового спроса на водород будет транспорт. Магистральные грузовики и тяжелая техника становятся мощнее, преодолевают всё бóльшие расстояния и потребляют больше топлива. Ни один карьерный самосвал на водородном ходу не сможет взять на борт дневную норму топлива в газообразном виде, если, конечно, у него сохраняется задача возить ещё и руду кроме собственного топлива. Выходом становится жидкий водород. Такие программы уже реализованы крупными компаниями-производителями техники: Komatsu, Daimler, Volvo, Iveco, Mercedes, Kawasaki. Значимое количество техники, работающей на этом виде топлива, делают целесообразной и эффективной доставку водород на заправочную станцию уже в сжиженном состоянии. Таким образом, для водородных заправочных станций просматривается два наиболее вероятных сценария работы:

1) хранение и заправка жидкого водорода,

2) хранение жидкого водорода с регазификацией при заправке.

В любом случае для более быстрого развития водородной экономики необходимо удешевлять крупнотоннажную перевозку водорода на дальние расстояния. Этого можно достичь оптимизацией маршрутов, выбором более дешевых средств транспорта и наращиванием плотности транспортировки. На все эти три вопроса есть один ответ — и это снова жидкое агрегатное состояние.

В долгосрочной перспективе при масштабировании водородной экономики спектр решений, безусловно, будет расширяться. Но уже сегодня для перевозки значительных объёмов водорода на средние и дальние расстояния наиболее целесообразна, а зачастую и безальтернативна транспортировка в жидком состоянии (-253°C).

Распределенная логистика для безопасности 

Все способы транспортировки водорода рано или поздно внесут вклад в общее дело энергобезопасности страны. О каком способе мы бы ни говорили, безопасность означает минимизацию рисков, а лучше всего это достигается диверсификацией. Если важно гарантировать безопасность поставок, не нужны жесткие привязки к точкам на карте или видам транспорта. Напротив, необходимы максимально возможная гибкость и свобода выбора.

Подлинная энергобезопасность основывается на распределенной логистике, а она, в свою очередь, обеспечивается мультимодальными перевозками жидкого водорода. Для обеспечения комплексной энергобезопасности на более дальнем горизонте, целесообразно комбинировать магистральные трубопроводы с гибкими и мобильными средствами перевозки водорода.

Стандарт — ключ к будущему

Зарождающейся водородной отрасли требуется эффективное универсальное средство перевозки, которое можно перемещать любым транспортом, где угодно хранить и к чему угодно подключать. Водородной экономике нужен собственный стандарт, как USB-C в мире гаджетов.

В логистике вряд ли можно придумать что-то более стандартное и универсальное, чем 40-футовый ISO-контейнер. Поэтому универсальный USB-C для транспортировки водорода должен:

— выдерживать вес нескольких аналогичных контейнеров сверху для штабелирования и роста эффективности транспортировки и хранения,

— удерживать водород без потерь достаточно долго для доставки на тысячи километров даже в случае непредвиденных задержек в пути или для временного хранения водорода на месте,

— быть по-настоящему мультимодальным, т. е. пригодным для автомобильного, водного и железнодорожного транспорта.

Вот свод основных критериев, которым должно отвечать технологическое решение, чтобы убрать инфраструктурные ограничения и дать старт крупнотоннажным перевозкам водорода. Для повсеместного использования такого стандартного решения технология его производства должна легко масштабироваться и опираться на гибкую цепочку поставщиков с типовыми или, как минимум, понятными материалами.

Будущее уже наступило

«Криосейф-42» — это инновационный танк-контейнер для транспортировки и хранения жидкого водорода, разработанный компанией «Н2 Тех» (входит в контур «Н2 Инвест»). Полностью сертифицированная и готовая к масштабированию технология не только решает актуальные задачи мировой водородной экономики: она символизирует российский технологический прорыв, обеспечивает надёжную, безопасную и экономически эффективную логистику «топлива будущего» уже сегодня. Будущее водородной энергетики, наступлению которого способствует «Криосейф-42», основано на принципах рациональности, энергобезопасности, промышленной безопасности и стандартизации. Производным от взаимодействия этих четырех элементов будут справедливый энергопереход и устойчивое развитие. Чтобы дать старт ускоренному производству и практическому использованию водородного топлива, все необходимое в России есть. «Н2 Тех» располагает всеми возможностями для гибкой локализации и применения технологий производства как в нашей стране, так и за её пределами.