Перспективы водородной энергетики с позиции России Чаусов Игорь Сергеевич Ведущий эксперт Инфраструктурного центра EnergyNet
IC ENERGYNET
НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ENERGYNET НАШЕ ВИДЕНИЕ
НАШИ ДЕЙСТВИЯ
Архитектура Интернета энергии
Аналитика по рынкам и новым практикам
Технологический форсайт
Изменение НПА для снятия барьеров
Сопровождение комплексных пилотных проектов Популяризация и расширение сообщества
IC ENERGYNET
СФЕРЫ НАШЕЙ РАБОТЫ
Агрегаторы управления спросом
Активные энергетические комплексы
Удаленные и изолированные территории
Системы накопления электроэнергии
Цифровые распределительные сети
Пользовательские сервисы на основе blockchain
Водородная энергетика
2
ЗАЧЕМ ЗАНИМАТЬСЯ ВОДОРОДОМ В РОССИИ? Стратегические предпосылки перспективности водородных технологий для энергетики и экономики России : 1. Избыточные, незагруженные генерирующие мощности в ЕЭС, возможности строительства новых мощностей, в том числе на ВИЭ 2. Значительная доля изолированных территорий с проблемным энергоснабжением 3. Территории с особыми требованиями по экологичности (например, Арктика)
Водород – новый экспортный продукт, создающий спрос на электроэнергию
Водород – «чистый» энергоноситель для Арктики
Водород – способ энергоснабжения изолированных территорий
IC ENERGYNET
3
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РОССИИ
Потенциал производства водородного топлива на базе резервов энергосистемы России, млн. тонн в год млн тонн водорода в год
3,5 3,0 2,5
2,0
2,0 1,5
1,1
1,0 0,5
0,8
1,5
0,0 При среднем по ЕЭС КИУМ Невыпускаемый резерв
IC ENERGYNET
При КИУМ 85% Доступный выпускаемый резерв
тыс. тонн водорода в год
Потенциал производства водородного топлива на запертых мощностях, тыс. тонн в год 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
341 430
198
256
700
393 При среднем по ЕЭС КИУМ ОЭС Сибири
При КИУМ 85%
ОЭС Северо-Запада
ОЭС Востока
Потенциал производства водородного топлива на электростанциях России, тыс. тонн в год тыс. тонн водорода в год
При использовании только имеющихся и не загруженных электроэнергетических мощностей Россия может производить до 3,5 млн тонн в год. Приоритетным является производство водорода: - На основе невыпускаемого резерва как альтернатива строительству сетей для повышения КИУМ и эффективности, - На основе мощностей безуглеродной генерации (АЭС, ГЭС), соответствующих требованиям по декарбонизации.
200 150
84,0
100 50 0
74,7 34,5
Ленинградская АЭС (при КИУМ 93%) Кольская АЭС (при КИУМ 93%) Усть-Среднеканская ГЭС (при КИУМ 39%) 4
ПРИМЕР: ВОДОРОДНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 93%
КИУМ АЭС при дополнительной загрузке
NPV* производства водорода на Кольской АЭС (стоимость электролизеров $1000 за кВт)., млрд рублей 1 Р/кВт∙ч
74,7
Потребление электроэнергии, млрд. кВт∙ч в год
4,2
CAPEX, млрд. рублей
55,8
OPEX при цене электроэнергии руб./кВт∙ч, млрд. рублей в год
3
12,8
$4,61
100 50 0 -50
$2 $1 $НОРВЕГИЯ
1 Р/кВт∙ч
5
6
КАТАР
2 Р/кВт∙ч
3 Р/кВт∙ч
4 Р/кВт∙ч
100 50 0 -50
1
2
3
4
5
6
-100
США
-150
IC ENERGYNET
4
150
$3
АВСТРАЛИЯ
3
ЦЕНА ВОДОРОДА, $ ЗА КГ
$5,16
$4
РОССИЯ
2
-150
$4,57
$4,20
1
-100
NPV, МЛРД. РУБЛЕЙ
Доллары США за кг водорода
$5,43
$5
4 Р/кВт∙ч
NPV* производства водорода на Кольской АЭС (стоимость электролизеров $700 за кВт)., млрд рублей
LCOH по разным странам, $ за кг $6
3 Р/кВт∙ч
150 NPV, МЛРД. РУБЛЕЙ
Производительность, тыс. т/г
2 Р/кВт∙ч
ЦЕНА ВОДОРОДА, $ ЗА КГ
5
ВОДОРОД В МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ БУДУЩЕГО Прогнозы объема торговли водородом к 2050 году в мире, трлн. долларов США в год Электроэнергетика
Линейный рост
Теплоэнергетика
0,1
Конкурентная декарбонизация
0,4
Водородная декарбонизация
1,9
Водородный мир
3,0
Рынок нефти в 2018 г.
1,8 0,0
H2
Переработка нефти и угля
Газоснабжение
Металлургия и химическое производство
млрд. долларов США
Электро транспорт
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
3,5
Прогноз мирового рынка водородного топлива, млрд. долларов США в год 164
102
1 6
15
Консервативный Источники: IEA, Navigant Research, Ecofys, IRENA, Hydrogen Council, IAE, ACIL ALLEN Consulting
70
55
2025
IC ENERGYNET
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 трлн долларов США в год
10
26
2030 Умеренный
47 21 2035
32
2040
Оптимистичный 6
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗВИЛКИ И СТАВКИ РЕСУРСЫ
ПРОИЗВОДСТВО
ПОДГОТОВКА
ХРАНЕНИЕ
ТРАНСПОРТИРОВКА
ИЗВЛЕЧЕНИЕ
ВЫРАБОТКА ЭНЕРГИИ
Паровая конверсия метана
Баллоны под давлением (350 – 700 бар)
Газовые турбины на hythane
Нефть
Крекинг и пиролиз нефти
Сорбция в интерметаллидах (8-10 бар)
Газовые турбины на водороде
Уголь
Газификация угля
Смесь с метаном – «hythane» (CH4 + H2)
Вода
Электролиз воды
Жидкий водород (LH2)
Природный газ
Солнечный свет Электроэнергия Тепло
Фотолиз воды
Металлгидриды (MgH2)
Электровосстановление аренов
Жидкий органический носитель (С7H14)
Термохимическое восстановление воды
Жидкий аммиак (NH3)
IC ENERGYNET
Котлы
ТПТЭ
ТОТЭ
Топливные элементы на аммиаке Газовые турбины на аммиаке 7
ВЗГЛЯД ИЗ ЯПОНИИ И АВСТРАЛИИ
IC ENERGYNET
8
ПРОИЗВОДСТВО ВОДОРОДА Прогноз стоимости электролизеров воды, $/кВт
Стоимость производства водорода (LCOH), $/кг $2 500
$2 283
$2 000
долларов за кВт
$1 712 $1 500
$1 370 $1 141
$1 141
$1 000 $800
$753 $571
$628
$500
$2018 Щелочной электролит, 300 куб. м в час
2030
2050
PEM-электролит, 200 куб. м в час
PEM-электролит, 3120 куб. м в час
IC ENERGYNET
Источники: CSIRO, Hydrogenics
9
ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТ ВОДОРОДА Стоимость хранения водорода, $/кг
Стоимость перевозки водорода, $/кг
В виде аммиака
0,02 0,03 0,23
Сжиженный водород
0,06 0,20
0,64
Компримированный водород, 350 бар
0,36 0,39
Компримированный водород, 150 бар
0,41 0,43
0,0 Морской транспорт
1,63
2,09 1,0
2,0
3,0
Железнодорожный транспорт
Грузовой автотранспорт
IC ENERGYNET
10
ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ИЗ ВОДОРОДА Стоимость выработки электроэнергии (LCOE), $/МВт∙ч 350 300 LCOE, $/МВт∙ч
250 200 150
100 50 0
IC ENERGYNET
11
ЧТО ДЕЛАТЬ С ПОЗИЦИИ РОССИИ? Зарубежный рынок водородного топлива 2020 (пилотные проекты) Пилотные проекты на базе ресурсов ВИЭ и доступных импортных технологий
Разработка технологического пакета водородной энергетики
IC ENERGYNET
Захват позиций за счет быстрых и надежных поставок
Глобальный рынок водородной энергетики 2025 – 2030 Экспортный рынок водородной энергетики и водородного топлива 2025 – 2030 Технологически состоятельная экспансия
Экспорт пакета технологий и поставок энергетического водорода
12
Спасибо за внимание! Официальный сайт: https://energynet.ru Информационно-аналитический канал «Internet of Energy»: https://t.me/internetofenergy https://medium.com/internet-of-energy