CC BY
11ПЕРСПЕКТИВЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ЕВРОПЕ И ГЕРМАНИИ
Лаб. ДОР (отд. 85) а/я 971, Москва, 127434 Тел.: 777-96-95, доб. 33-83; e-mail: dor@ainf.ru http://www.x-atom.ru/cniiatom/dor.htm
Показано состояние работ по водородной энергетике и топливным элементам в рамках Европейской технологической платформы по водороду и топливным элементам в странах Европы и, в частности, в Германии. Приведены основные проекты, фирмы и организации в области водородной энергетики и топливных элементов. Даны сроки выполнения работ и основные данные финансирования.
Водородная энергетика сформировалась как одно из направлений развития научно-технического прогресса в середине 70-х гг. XX века. По мере расширения масштабов исследований, связанных с получением, хранением транспортировкой и использованием водорода, становились все более очевидными экологические преимущества применения водородных технологий в различных областях экономики.
Успехи в развитии ряда водородных технологий (таких, как топливные элементы, транспортные системы на водороде, металлогидрид-ные и пр.) показали, что использование водорода приводит к качественно новым показателям в работе систем и агрегатов.
Хотя водород является вторичным энергоносителем, т. е. стоит дороже, чем природное углеводородное сырье, его применение в ряде случаев уже в настоящее время экономически целесообразно. Поэтому работы по водородной энергетике во многих, особенно в индустриальных, странах относятся к приоритетным направлениям развития науки и техники и находят все большую финансовую поддержку, как со стороны государства, так и частного капитала. В настоящее время использование водорода в качестве энергоносителя рассматривается как возможное решение проблемы обеспечения экологически чистым и постоянно доступным топливо, применение которого к тому же не вызывает «парникового» эффекта.
Страны Европы, обеспокоенные ростом загрязнения атмосферы вредными выбросами, рассматривают технические, экономические, политические и социальные меры, способствующие решению этой проблемы.
В конце января 2004 г. президент Европейской комиссии Романо Проди объявил о начале выполнения Европейской технологической платформы по водороду и топливным элементам. Платформой назван механизм, с помощью которого можно объединить заинтересованных участников из всех секторов общества: исследователей, промышленников, политиков, для того чтобы выработать единое представление о долгосрочных перспективах того или иного проекта и создать условия для создания активной и
состоятельной стратегии, а также плана действий по ее выполнению.
В настоящее время Европа экспортирует половину нужной ей нефти, а через четверть века эта доля вырастет до 70 %. Такое положение крайне неустойчиво. Выход из положения ЕС видит в том, чтобы шаг за шагом двигаться в направлении сильно интегрированной водородной экономики, основанной на возобновляемых источниках энергии. А для превращения этого представления в реальность Европе требуется больше исследований, больше практических разработок, больше демонстрационных проектов, а также правила и стандарты, которые соответствуют будущей водородной экономике. Такие усилия будут успешными только в случае, если ресурсы отдельных стран и Европы в целом, финансы общественного и частного секторов объединятся и будут подчинены единой организующей силе. Именно с этой целью была запущена программа европейского партнерства в области водородной энергетики.
Этой инициативе, которую Европейская комиссия начала в 2004 г., предшествовали начальные программы. Еще в период 1988-1992 гг. Европейский союз выделил финансирование в размере 8 млн. евро на разработку топливных элементов. Через пять лет, в 1999-2002 гг., объем финансирования вырос уже до 150 млн. евро. Нынешняя, Шестая рамочная программа ЕС предусматривает до 2006 г. израсходовать на исследования по водородной энергетике 300 млн. евро.
В ноябре 2003 г. Еврокомиссия для ускорения восстановления экономики стран-членов союза после недавнего кризиса запустила Европейскую инициативу роста. В ней есть Программа быстрого старта, по которой выполняются проекты, направленные на развитие инфраструктуры, общественных сетей и знаний. В рамках этой программы предусмотрен десятилетний период развития исследований, связанных с производством и использованием водорода, причем полный объем финансирования этой деятельности из частных и общественных источников запланирован на уровне 2,8 млрд. евро. Немного ранее, в июне 2003 г., было сделано совместное заявление Евросоюза и США о глобальном со-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 9(41) (2006) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 9(41) (2006)
трудничестве по ускорению развития водородной энергетики.
Страны Европы, учитывая общемировые тенденции, участвуют в деятельности, направленной на уменьшение загрязнения окружающей среды, в рамках стратегии устойчивого разви-
^ тия. Попытки объединения исследовательских
<
■г ресурсов и экономических программ, существо-| вавших в различных странах ЕС, до недавнего и времени встречали определенное сопротивление.
Постепенно стараниями руководства ЕС усилия Ц стран-членов объединяются в рамках единых £ программ, однако пока они слишком разрозненно ны и недостаточно скоординированы.
Отдельные страны Евросоюза давно ведут § собственные исследования по альтернативной
0 энергетике. Однако до сих пор эти исследования были фрагментарны и зачастую дублируют друг друга. Когда европейские комиссары это осознали, они создали группу экспертов высшего уровня, которая занялась созданием механизмов координации действий разных стран. Именно результатом их анализа и стала введенная Европейская технологическая платформа по водороду и топливным элементам.
Перед ней стоит несколько целей, главные из которых следующие:
1) принятие политических решений, которые будут благоприятствовать развитию водородных технологий в энергетике и на транспорте;
2) существенное увеличение финансирования фундаментальных и прикладных научных работ по водородной тематике;
3) создание системы демонстрации преимуществ водородной энергетики и пропаганды успешности пилотных проектов в этой области;
4) работа с предпринимателями, с тем чтобы приблизить финансирующие организации к разработчикам технологий;
5) организация всеевропейской программы образования, которая позволит включать результаты новейших исследований в программу средней школы;
6)создание центра по пропаганде всех этих инициатив.
Однако, несмотря на существование таких европейских структур, как Международное энер-^ гетическое агентство (МЭА), «НупеЬ», Европейс-о. кая группа по топливным элементам (ЕГСО) и | Европейская водородная ассоциация (ЕСН), пока
1 еще не создана всеобъемлющая база данных с пол-
2 ной информацией о ведущейся в Европе деятель-5 ности в области водородной энергетики и топливо ных элементов. Нет достаточных сведений от стран §• Восточной Европы. Кроме того, часто бывает трудно но в плане финансирования отделить разработки,
о
8 относящиеся к водородной энергетике, от относя-0 щихся только к топливным элементам.
В перспективе Европейская водородная ассоциация намерена завершить эту работу, что позволит определить основные направления исследовательской деятельности, скоординировать усилия различных стран и организаций и оптимально использовать имеющиеся ресурсы.
С 1985 г. в Европе выполнялись рамочные программы, объединявшие две или более стран региона. В настоящее время завершается реализация 6-ой рамочной программы, которая рассчитана на 2002-2006 гг., и заканчивается формирование 7-ой программы для следующего этапа.
Каждая рамочная программа предусматривает участие в финансировании проектов в размере от 30 до 50 % в зависимости от характера работ (исследовательские или демонстрационные).
Наиболее крупными в последнее время являются следующие проекты:
— Европейский объединенный водородный проект «European Integrated Hydrogen Project» (EIHP1 и EIHP2) - изучение действующих в странах Европы законодательных актов и стандартов, относящихся к водородной энергетике и топливным элементам, и приведение их в соответствие между собой;
— «CUTE» — производство, приемка и эксплуатация, начиная с 2003 г., в 9 городах восьми европейских стран разработанных компанией «Daimler-Chrysler» автобусов на топливных элементах с использованием в качестве топлива водорода, хранящегося под давлением;
— «Hynet» — создание европейской информационной сети по водородной тематике;
— «ELEDRIVE» — организация тематической информационной сети по электромобилям, включая гибридные, а также транспортные средства на топливных элементах.
В Европе действуют две ассоциации в области водородной энергетики и топливных элементов:
— Европейская группа по топливным элементам (EFCG) — некоммерческая организация, основанная в 1989 г. и занимающаяся выпуском информационных изданий по топливным элементам и организацией семинаров; каждая европейская страна делегирует в эту группу одного или более своих производителей;
— Европейская водородная ассоциация (EHA), созданная в 2000 г., объединяет существующие национальные ассоциации, в частности, AFH2 (Франция), DWV (Германия), «Norsk Hydrogen Forum» (Норвегия), «H2Forum» (Швеция); в ее состав входят также представители государств, где национальные водородные ассоциации только создаются (Нидерланды, Испания, Греция). Имеются также ассоциации, не входящие в EHA, например, FII (Италия), «Hydropole» (Швейцария).
Германия. Германия осуществляет наиболее активную среди государств Европы деятельность в области водородной энергетики и топливных элементов. Возможно, это связано с тем, что современная энергетическая политика направлена на постепенный отказ от использования атомной энергии. Определенную роль играет активность промышленных компаний и исследовательских лабораторий. Федеративная структура Германии позволяет регионам самостоятельно выполнять промышленные и исследовательские программы, причем зачастую активней и эффективней, чем на федеральном уровне.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE №9(41) (2006) HQ
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ №9(41) (2006) '
Крупные региональные проекты Германии по водородной энергетике и топливным элементам включают:
— в земле Мекленбург-Передняя Померания реализуется программа «Водородная инициатива»;
— правительство Баварии выделило на исследования в области водородной энергетики 5G млн. евро;
— правительство земли Гессен совместно с несколькими университетами и промышленными фирмами учредило организацию «Инициатива в области водородной энергетики и топливных элементов»;
— подобные инициативы по водородной энергетике реализуются также администрациями земель Баден-Вюртемберг, Северная Рейн-Вестфа-лия, властями Гамбурга и других городов;
— исследовательские работы по водородной энергетике начаты в Научном центре Фраунго-фера (Общество Макса Планка).
Основные проекты по водородной энергетике и топливным элементам на федеральном уровне включают:
— на работы по водородной энергетике на федеральном уровне в Германии выделяется около 1GG млн.евро/год;
— общество поддержки возобновляемых источников энергии (FEE) при содействии федеральных органов реализует программу «Биогаз для топливных элементов»; научную поддержку обеспечивает Институт Гана-Мейтнер (Берлин);
— в стадии реализации находится программа TES (Transport Energy Strategy), в которой участвуют как промышленные фирмы, так и некоммерческие организации; поставлена цель определить, какое топливо станет наилучшим для транспорта будущего; рассматриваются водород, метанол и природный газ, причем в последнее время все больше должностных лиц, принимающих стратегические решения, отдают предпочтения водороду;
— в Германии установлена система премиальных выплат в размере 5,11 евроцент/кВтч электроэнергии, выработанной с использованием топливных элементов.
Среди промышленных компаний в этой области наиболее активна «Daimler Chrysler», создавшая ряд демонстрационных образцов автомобилей «Necar» 1-«Necar»5 и автобусов «Nebus» на топливных элементах. Только в 2GG1-2GG4 гг. компания израсходовала на эти работы 1,6 млрд. евро.
Разработками топливных элементов для транспортных средств и стационарной энергетики занимаются компании «Opel», «Ford Germany», «Siemens-Westinghouse», «HEW/HGW», «MTU», «Vailan VPlug Power», «Proton Motor», «BMW», «Linde Gas», «Messer», «RWE», «Ballard Power System AG» и другие.
В Германии создана Германская водородная ассоциация («DWV/GHA»). В рамках Ганноверской промышленной ярмарки была организова-
на имевшая большой успех специальная тематическая выставка по водородной энергетике и топливным элементам (с участием около 100 фирм и организаций). В Германии ведется большая работа по пропаганде среди населения достижений в области водородной энергетики. Помимо образцов автомобилей «Necar» и автобу- £ сов «Nebus» изготовлены образцы легковых t автомобилей на топливных элементах на базе £
с
машины популярной марки «Opel Zafira». S
В Мюнхенском аэропорту организована во- | дородная АЗС. Есть опыт создания стационар- Ц ных энергетических установок на топливных £ элементах — как малых, разработанных ком- | панией «Valliant», так и достаточно крупных ^ (в частности, установка в больнице в г. Бад-Ной- § штадт). Объем государственного финансирова- 0 ния работ по водородной энергетике в европейских странах (не считая Восточной Европе) существенно колеблется вследствие как различной степени вовлечения в эту деятельность промышленных фирм, так и действия иных факторов (экологических проблем, энергетической ситуации в данной стране и проводимой государством энергетической политики).
В большинстве европейских государств наблюдается быстрый рост активности в области водородной энергетики и топливных элементов, прежде всего ТЭ с твердым полимерным электролитом, расплавнокарбонатных и твердоокисных. Согласно прогнозу, который выработала группа экспертов ЕС на одной из своих конференций, график внедрения водородной энергетики на европейском континенте является весьма жестким. Согласно плану, уже к 2010 г. должно быть начато серийное производство автомобилей, ездящих на чистом водороде или получающих его непосредственно на борту. Тогда же намечено появление водородных заправок в отдельных регионах. К 2020 г. появятся дешевые высокотемпературные топливные элементы, а водородные автомобили станут конкурентоспособными.
Местные сети распределения водорода начнут объединяться, а существенную долю этого газа станут получать из возобновляемых ресурсов вроде разложения воды или биогаза солнечным электричеством. В 2030 г. появятся устройства длительного хранения водорода, водород ¡S окажется предпочтительным топливом для авто- о. мобилей, а значительную часть электроэнергии ^ станут производить непосредственно на месте ее '| потребления: домашними топливными элемента- ^ ми. В 2040 г. водородная энергетика станет до- 5 минировать, а при получении водорода не будет ¿ выделяться углекислый газ, то есть водород не §-будут производить из ископаемых углеводородов. g К 2050 г. появятся самолеты на водороде.
е
Источники
1.БИКИ. 8 июля 2006. №76. С. 12-13.
2. www.inauka.ru/technology. 11.03.2006.
3. Промышленные ведомости. 2006. Май. № 5.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 9(41) (2006) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 9(41) (2006)
