CC BY
110
Водородные технологии
как стратегия инновационного прорыва
в энергетике в XXI веке
Б. Кузык,
член-корр. РАН, генеральный директор Национальной инновационной компании «Новые энергетические проекты»
Выбор невелик: или на обочине, или в авангарде
Известный российский ученый Николай Кондратьев раскрыл закон, в соответствии с которым каждые полвека происходит смена долгосрочных циклов и технологических укладов. Первая половина XXI в. — это период становления и распространения шестого технологического уклада, перехода от индустриального к постиндустриальному технологическому способу производства. Именно он в условиях дальнейшего развития процессов глобализации будет определять конкурентоспособность товаров и услуг на мировых рынках в 20-50-е годы XXI века. В то же время это период резкого обострения противоречий между авангардными и отстающими странами и цивилизациями. Это время волны эпохальных и базисных инноваций, в результате осуществления которых одни страны вырвутся вперед, закрепят лидирующее положение в глобальном инновационнотехнологическом пространстве, а другие будут отброшены на периферию мирового научно-технического прогресса [1].
Напомним, что в середине прошлого века Россия располагала мощным научно-техническим потенциалом и была одним из лидеров в освоении четвертого технологического уклада. Но уже в 1980-е годы отстала в обновлении своей экономики на базе пятого технологического уклада. А кризис 1990-х годов, сопровождавшийся нелиберальными рыночными реформами, отбросил Россию назад, и она оказалась в состоянии технологической деградации. Пятый технологический уклад после кризисных девяностых и начала нынешнего столетия перешел в нисходящую стадию. За последние восемь лет объем инвестиций в сфере материального производства уменьшился в семь раз, и это-то при физическом износе основных фондов на 50-60%. Поэтому вопрос о возможности производства конкурентоспособной продукции звучит риторически.
Вот почему России предстоит именно сейчас сделать судьбоносный выбор на долгосрочную перспективу между двумя стратегиями. Одна из них — инерционно-рыночная, уповающая на рыночную стихию при слабой регулирующей роли государства, что закрепит технологическое отставание России. Другая — стратегия инновационного прорыва, ориентирован-
ная на распространение пятого и пионерное освоение отдельных направлений шестого уклада, что даст возможность повысить конкурентоспособность продукции и обеспечить высокие темпы экономического роста [2]. Наша позиция заключается в том, что направление развития России может быть только одно — в русле высоких технологий, в сторону интеллектуального бизнеса. Перераспределять ренту внутри страны — занятие нехитрое. Наша цель — вывести Россию на перераспределение интеллектуальной ренты в мире [3].
Если ориентироваться на вторую стратегию, то одну из ведущих ролей в ее реализации в первой половине XXI в. сыграет глобальная энергетическая революция — переход от преобладания истощающегося, загрязняющего окружающую среду ископаемого топлива к возобновляемым, экологическим чистым источникам энергии.
Неизбежность энергетической революции
Неизбежность энергетической революции определяется несколькими важнейшими факторами:
^ во-первых, демографическими — быстрым ростом потребности в энергии из-за увеличения численности населения и роста среднедушевого энергопотребления, особенно в странах с низким уровнем доходов. По среднему варианту демографического прогноза ООН население мира к 2050 г. увеличится на 47%, а в менее развитых регионах — от 60 до 160%. По прогнозам, спрос на первичные энергоносители к 2030 г. возрастет на 60-70% по сравнению с 2000 г.;
^ во-вторых, природно-экологическими. Ресурсы ископаемого топлива, которые ныне удовлетворяют до 85% мировой потребности в энергоресурсах, не возобновляются. Богатые и доступные месторождения быстро исчерпываются. К тому же — и это более серьезные последствия для человечества — растущие выбросы парниковых газов в атмосферу оказывают необратимое воздействие на климат планеты. Приведу лишь некоторые цифры: к началу XXI века в энергоустановках различных типов ежегодно сжигается более 3 млрд т нефти, потребляя при этом 45-50 млрд т воздуха и выбрасывая в атмосферу до 300 кг вред-
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
Ознакомление с одной из лабораторий Института катализа Сибирского отделения РАН.
Новосибирск, июнь 2005 г.
ных и опасных веществ на каждого человека Земли [4]. Ущерб от глобального потепления климата к 2040 году согласно прогнозам ООН будет обходиться человечеству в 1 трлн долл. ежегодно [5]. Как показывают оценки, в результате реализации проекта «Водородная энергетика» в России могли бы сократиться выбросы парниковых газов на 10% к 2030 году и на 25% к 2050 году. Главное направление глобальной энергетической стратегии на долгосрочную перспективу вырисовывается довольно отчетливо: все более широкая замена ископаемого топлива альтернативными, возобновляемыми, экологически безопасными источниками энергии, которым принадлежит и водородная энергия;
^ в-третьих, экономическими. Добыча и переработка ископаемого топлива обходятся все дороже, на содержание энергосектора затрачивается растущая доля труда и инвестиций. В 1970 г. средняя мировая цена барреля нефти составляла 2,11 долларов. В 1980 г. она поднялась до 35,48 долларов. И хотя к 1997 г. она опустилась до 11-12 долларов, однако в дальнейшем возобладала тенденция удорожания нефти, и в 2006 г. она пробила потолок в 60 долларов. Очевидно, что возврат к прежним низким ценам весьма мало вероятен;
^ в-четвертых, освоению водородной энергетики благоприятствуют научно-технические факторы. В последней четверти ХХ в. появились изобретения и технологии, которые позволяют производить в необходимых масштабах водородное топливо из разных ресурсов, эффективно производить и использовать топливные элементы. Хотя пока водородная энергия обходится дороже традиционных источников, но прогнозы показывают, что в перспективе она будет стремительно дешеветь на фоне удорожания ископаемого топлива;
^ в-пятых, не стоит сбрасывать со счетов и геополитические факторы. Подавляющая часть запасов нефти и газа принадлежит трем цивилизациям — мусульманской, евразийской и латиноамериканской. От устойчивости поставок из этих цивилизаций зависит экономика иных цивилизаций, в том числе развитых, а также китайской и индийской. Источники и пути поставок энергоресурсов — потенциальная и весьма уязвимая цель для атак международных террористов. В случае освоения водородной энергии резко ослабнет зависимость развитых стран от импорта нефти и газа, в число лидеров мирового энергосектора выйдут высокотехнологичные страны, осуществившие крупномасштабные водородные программы.
Все эти и другие факторы, вместе взятые, обусловили тенденцию выдвижения в центр энергетической стратегии XXI века водородную энергетику — производство водорода и его использование на основе топливных элементов в промышленности, энергетике, на транспорте, в жилищно-коммунальном хозяйстве и в других сферах экономики.
Кризис как двигатель энергетической революции
Предпосылки для освоения водородной энергии были заложены в последней четверти ХХ в. В 70-х годах XX века произошла своего рода репетиция глобального энергокризиса, сопровождавшаяся падением роста добычи и потребления нефти и скачкообразным ростом мировых и внутренних нефтяных цен. Это был «первый звонок», показавший шаткость нефтяных экономик. Переход к энергосберегающим технологиям и изменение структуры мирового энергобаланса за счет увеличения потребления природного газа помогли временно преодолеть кризис, но не переломили тенденцию: ископаемое топливо уже в основном исчерпало свою роль в ускорении экономического роста и начинает превращаться в собственную противоположность, то есть в тормоз, в источник кризисов и конфликтов. Мы перешли границу, до которой цивилизация еще контролировала нефть. Теперь нефть контролирует нас! Мы готовы платить за нее все большую и большую цену.
Что касается нашей страны, то в свое время СССР, располагая крупнейшими в мире суммарными запасами ископаемого топлива, получил существенный выигрыш на первом этапе энергокризиса. Но в 80-е годы прошлого века появились признаки замедления роста нашего энергосектора. А в 1990-е годы в России произошел глубокий энергетический кризис, характеризовавшийся падением объема производства энергоресурсов в 1998 году на 26% и потребления электроэнергии на 25%. С 1999 года в топливно-энергетическом комплексе развертывается фаза оживления экономического цикла, но докризисный уровень пока не достигнут и последствия кризиса еще не преодолены.
Да, сегодня мы все еще являемся энергетическими донорами для Западной Европы и других стран, но энерговооруженность труда при этом сократилась,
особенно в производстве товаров. Россия превосходит среднемировой уровень производства энергии на душу населения в пять раз и потребления в 2,55 раза, но показатель энергоэффективности (производство ВВП на единицу энергопотребления) у нас почти в три раза ниже, чем среднемировой.
В этой связи заметим, что дефицит энергии — это результат не только высоких темпов экономического роста, но и низкой эффективности использования газа, электрической и тепловой энергии. Россия не Америка не потому, что платит «цену холода», а потому, что платит высокую цену низкой энергоэффективности. А низкая энергоэффективность, по мнению некоторых исследователей, порождает для России серьезные риски: угрозу торможения экономического роста и снижение экспорта энергоносителей (и, как следствие, неспособность выполнять геополитическую роль надежного поставщика энергетических ресурсов); снижение энергетической безопасности России из-за затруднения технической доступности услуг газо- и электроснабжения; уменьшение шансов на успешную реализацию национальных проектов (рост платы за подключение к объектам инфраструктуры); снижение конкурентоспособности российской промышленности; ускорение инфляции за счет роста цен на газ, электроэнергию и тепло; возрастание нагрузки на семейные бюджеты и превышение порога платежеспособности населения; рост нагрузки на бюджеты всех уровней; высокий уровень экологических угроз [6].
Экономика, основанная на ископаемом топливе, вообще признается весьма расточительной и неэкологичной. Но наша экономика, «подсевшая» на углеводороды, расточительна «в квадрате» и неэкологична «в кубе». К чему это может привести уже в ближайшее время? Увеличится разрыв между ростом потребностей в энергоресурсах и возможностями их удовлетворения за счет увеличения добычи ископаемого топлива. Без иллюзий: наши лучшие и наиболее рентабельные месторождения близки к исчерпанию — «легкой» (в добыче) нефти в стране остается лет на 10. При 7-процентном среднегодовом приросте ВВП и сохранении нынешнего уровня энергоэффективности потребление первичных энергоресурсов вырастет в 2,8 раза за 15 лет, в 3,9 раза — за 20 лет и в 7,6 раза — за 30 лет. Сохранятся ли предпосылки для преодоления энергетического кризиса и экономического роста в условиях быстрого исчерпания рентабельных запасов и общего удорожания топлива? Ответ очевиден.
Также очевидно и то, что энергетической сверхдержавой мы можем стать, но только на весьма короткое время — до тех пор, пока не иссякнет наша нефть и газ либо пока другие страны не получат достаточно дешевые водородные и другие энерготехнологии.
Водород в России: от эволюции к революции
Осенью 1941 года в Ленинграде был сконструирован первый в мире автомобиль, работавший на водороде. Военных техников толкнула на это нужда: в
блокадном городе не хватало бензина, а водорода, используемого в аэростатах воздушного заграждения, было сколько угодно.
Три десятка лет спустя к идее использования водорода в нашей стране вновь вернулись, но уже по другим причинам: «холодная война», гонка вооружений, необходимость использования высоких технологий в продукции оборонно-промышленного комплекса. С 60-х годах прошлого века в СССР началось наиболее интенсивное развитие водородных технологий. В 1970-е годы Комиссия АН СССР по водородной энергетике и Институт ядерной энергии им. И. В. Курачатова возглавили общесоюзное водородное движение. Началось издание сборника «Атомноводородная энергетика и технологии», и до начала 1990-х годов проводились всесоюзные семинары по этой тематике. Советские ученые вошли в состав Международной ассоциации по водородной энергетике. В 1973 г. в Донецком политехническом институте была создана проблемная лаборатория водородных технологий, на базе которой проводились всесоюзные и международные конференции по водородной обработке материалов.
Были созданы две отраслевые школы. Одна — под Свердловском на заводе электрохимических преобразователей Уральского электрохимического комбината. Ее возглавил Юрий Голин. Вторая — в Краснодаре, которую возглавил член-корреспондент РАН Николай Лидоренко, основатель и руководитель головного научного центра страны ВНИИТ — НПП «Квант». Обе школы соперничали между собой. Чтобы не теснить друг друга на узком рынке использования водородных технологий в топливных элементах (ТЭ), руководство страны приняло тогда решение разделить эти направления. Уральская школа начала специализироваться на космосе, а «Квант» — на энергоустановках для подводных лодок. Водород применялся для запуска отечественной крупногабаритной ракеты-носителя «Энергия», выводившей на орбиту космический корабль «Буран», в авиации (полет ТУ-155 в апреле 1988 г.), на автомобильном транспорте (в 1982 году — «РАФ», потом бензоводород-ный «Москвич-412» и ВАЗ-2101), в энергоустановках на подводных ракетоносцах и т. д. Задел, существовавший в России в 1980-е годы по водородным технологиям, был значительно выше мирового уровня. Но начались перестроечные процессы, многие производства были ликвидированы. Из полутора тысяч специалистов, работавших в сфере водородных технологий, осталось чуть более ста. Отраслевая наука была практически в коматозном состоянии.
Но умереть ей не дал... горно-металлургический комбинат «Норильский никель». Предыстория такова. В феврале 1999 года тогдашний гендиректор «Норильского никеля» Д. Хагажиев и управляющий делами В. Пивнюк обсудили с руководством РКК «Энергия» вопрос о возможности использования автономных энергоустановок с электрохимическим генератором (ЭХГ) для Норильска в связи с большими потерями тепла (до 30-40%) при передаче от ГРЭС к потребителям над землей. Бригада технических специалистов и руководителей ряда подразде-
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
Делегация НИК НЭП знакомится с разработками по водородной энергетике во Всероссийском научноисследовательском институте технической физики.
Снежинск, июнь 2005 г.
лений РКК «Энергия» отправилась в Норильск, чтобы познакомиться с условиями работы энергетических систем. Были подготовлены предложения, состоялось несколько встреч технических специалистов обеих компаний. Однако переговорный процесс не был доведен до конца, и проект не сложился.
Но расставаться с привлекательной идеей руководство «Норникеля» не собиралось. Являясь крупнейшим в мире производителем палладия и металлов платиновой группы, «Норникель» искал им наиболее эффективное применение. Использовать эти металлы в качестве основных катализаторов для химического производства — слишком дорого. Рынок ювелирных изделий тоже вызывал сомнения. Остановились на технологиях добычи энергии из водорода.
Водород любит платину и палладий, т. к. они обладают свойствами адсорбировать водород в достаточных количествах, а потом позволяют проводить электрохимические реакции преобразования его в электричество. В отличие от теплового горения, эта реакция упорядочена с точностью до электронов, протонов и ионов, а потому обладает высоким КПД. Кроме прочего, она экологически чистая: ведь продуктом реакции является обыкновенная вода. «Норникель» начал изучать российский научно-технический потенциал в этой сфере.
В декабре 2003 года произошло событие, которое без преувеличения можно назвать отправной точкой отечественной стратегии инновационного прорыва в области энергетики в XXI веке. В РАН состоялось совместное совещание представителей «Норникеля» и ведущих российских ученых, работающих в области водородных технологий. А буквально через несколько дней «Норникель» и РАН подписали Комплексную программу поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области водородной энергетики и ТЭ. Подписывая это соглашение, генеральный директор, председатель правления ОАО «ГМК «Норильский никель» М. Прохоров сказал: «Я считаю, что это соглашение станет той базой, которая сделает нашу страну из великой сырьевой державы великой технологической державой... Высокие технологии, основой которых является данное соглашение, уже в ближайшие 10 лет будут основой развития всей мировой экономики». Так
родился проект «Водородная энергетика и топливные элементы», который необходимо было воплотить в жизнь.
Вообще-то говоря, уже на первом этапе сотрудничества ГМК «Норильский никель» и РАН была поставлена задача — базируясь на отечественных материалах, добиться прорывных решений в области создания и коммерциализации водородных технологий. Однако результат отличался от того, что ожидал инвестор. Причин было несколько, одна из них — в системе управления проектом, о чем указывали некоторые его участники. «В ходе программы выстроились длинные цепочки: «Норникель» — Президиум РАН — головная организация (у нас в Питере — Президиум СПб НЦ РАН) — организация-исполнитель (скажем, Физтех) — организации-соисполнители, — комментирует ситуацию директор Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН Андрей Забродский. — Сбои в организации финансирования и отчетности в таких длинных схемах привели к тому, что продвижение денег, равно как и возникающих вопросов, происходило крайне медленно, обратная связь была затруднена. Например, мы сталкиваемся с проблемой на месте, обращаемся в СПб НЦ РАН, он — в Президиум РАН, те пытаются решить проблему с руководством компании «Норникель». В итоге на многочисленные согласования ушло много рабочего времени. Ситуацию усугубляло то, что организации, заказавшие необходимое для выполнения своих проектов оборудование, не смогли вовремя получить его (иногда оно приходило уже после окончания работ). Причина этого — в налогообложении закупаемого для институтов оборудования, которое согласно Налоговому кодексу РФ считается их прибылью. На приобретение техники были запланированы значительные средства, и, соответственно, размер налога, который должен был заплатить «Норникель», исчислялся серьезной суммой. Попытки «отбиться» от налога не увенчались успехом, но потребовали известного времени. Тем не менее, компания хотя и с задержкой, но выполнила взятые обязательства по закупке и поставке оборудования».
В общем итоге на «притирку» в творческом союзе РАН и «Норникеля» потребовался год и 30 млн долл. Несмотря на это, сотрудничество «Норникеля»
Президент холдинга «Интеррос» В. Потанин регулярно информирует Президента РФ В. Путина о реализации проекта «Водородная энергетика и топливные элементы»
и РАН было продолжено. Свести к минимуму издержки первого года должна была новая бизнес-структура, взявшая на себя функцию управления проектом.
Механизм управления: опыт и инновации
Так весной 2005 года появилась на свет Национальная инновационная компания «Новые энергетические проекты» (НИК НЭП) — системный интегратор и целевой инвестор программ по водородным технологиям и топливным элементам, а также возобновляемым источникам энергии.
Начали с традиционного: провели своего рода «инвентаризацию». В течение весны-осени 2005 года мы посетили ведущие профильные академические институты и предприятия в Москве и Подмосковье, в Санкт-Петербурге, на Урале и в Сибири, непосредственно ознакомились с состоянием работ, оборудованием и специалистами, провели с ними десятки рабочих встреч и совещаний.
Стала ясна реальная картина — российский научный и материально-технический потенциал, который можно и нужно было использовать для реализации проекта «Водородная энергетика и топливные элементы».
Не отвергая опыт прошлого, мы решили действовать по принципу: не догоняя вырвавшихся вперед зарубежных конкурентов, перегнать их. Этот амбициозный принцип мог сработать только тогда, когда будет создана эффективная система управления проектом. Своего рода матрица. Вертикально-горизонтальные системообразующие связи плюс долгосрочное прогнозирование и поэтапное планирование.
Прежде всего — о вертикали управления. Не открою большого секрета, если скажу, что решение руководства «Интерроса» и «Норникеля» заняться инновационно-прорывным проектом в области водородных технологий обсуждалось с Президентом РФ и получило его одобрение. «Я считаю, что это очень важно, интересно, перспективно», — заявил Владимир Путин. Президент «Интерроса» Владимир Потанин регулярно докладывает руководству страны о ходе выполнения этого проекта. Это, если можно так сказать, уровень принятия политических решений, т. к. выбор инновационного пути развития нашей страны, о чем мы говорили выше, — это стратегия большой политики.
Стратегические научно-технические вопросы обсуждаются на Совете по научному руководству и координации НИОКР по водородной энергетике и топливным элементам Российской академии наук и «Норильского никеля». Совет собирается раз в полгода для обсуждения итогов и определения общего направления работ по проекту «Водородная энергетика и топливные элементы».
Вторым уровнем принятия решений занимается Научно-технический совет компании НИК НЭП, в который входят эксперты — не только представители академических институтов, предприятий, конструкторских организаций, с которыми наша компания работает на договорной основе (соисполнители), но
Заседание Совета РАН по атомно-водородной энергетике, 27 июня 2006 года
и независимые эксперты. Собираясь раз в месяц, они обсуждают развитие перспективных направлений по проектам.
Следующий уровень еще только выстраивается. Это будет система координационных советов по узким направлениям. Сейчас функционирует только один координационный совет по мембранным электронным блокам, который возглавляет академик РАН А. Хохлов. На заседаниях этих советов специалисты будут обсуждать технические решения по ключевым элементам водородной техники.
Наше видение основных этапов работ по проекту отражены на схеме.
С созданием НИК НЭП, как утверждают наши соисполнители, изменилось и само осознание задач. «На втором этапе программы они носили принципиально отличный, более конкретный и прикладной характер, — рассказывает академик РАН А. Хохлов. — В течение года нам было предложено создать технологию сборки мембранно-электродных блоков (МЭБ) для среднетемпературных топливных элементов, причем исключительно на основании отечественных материалов. Проблема весьма сложная. Оптимизм внушал тот факт, что в нашем распоряжении имелась мембрана, обладающая заданными свойствами, а также колоссальный опыт сотрудников нашего института и Института физической химии и электрохимии, наших соисполнителей по проекту. Сейчас, по истечении года можно сказать, что выполнение проекта нам удалось, поскольку изготовленные нами МЭБ
На НТС НИК НЭП обсуждаются проблемы интегрированных автономных энергетических систем
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
Генеральный директор ГМК «Норильский никель»
М. Прохоров на выставке «Водородные технологии для производства энергии» знакомится с продукцией на стенде НИК НЭП. Москва, февраль, 2006 г.
показывают характеристики, отвечающие требуемым параметрам».
Результаты второго этапа работ в виде конкретных работающих моделей наша компания продемонстрировала в этом году на специализированных выставках в Москве (февраль) и Санкт-Петербурге (июнь).
Уже на втором этапе, завершающемся в 2006 году, становится очевидным, что разработанная НИК НЭП новая управленческая и инвестиционная схема позволила упростить работу со сложным государственным аппаратом, а оборудование, закупленное в собственность НИК НЭП с последующей передачей его институтам во временное пользование, не облагалось дополнительным налогом.
Решались вопросы и в такой непростой сфере, как интеллектуальная собственность НИРовских работ. По результатам работы 2005-2006 годов мы сформировали базу данных примерно из 45 патентоспособных решений. Часть из них будем защищать патентом РФ, некоторые планируем патентовать по международным системам, а что-то — оформлять в виде заявок на полезные модели и ноу-хау, чтобы тоже поставить на баланс наших нематериальных активов, увеличивая капитализацию нашей компании.
Раньше запланированного времени создана современная уникальная и единственная в России комплексная база для работ по проекту — Национальный инжиниринговый центр водородных технологий и возобновляемых источников энергии. Ключевой элемент центра — проектно-конструкторский отдел, который формирует технические задания лабораториям, институтам и другим организациям, контролирует и сопровождает их выполнение. В составе центра — три лаборатории: мембранных электронных блоков, топливных процессоров и электрокатализа. Они обеспечивают независимость от внешнего мира разработок важнейших элементов, агрегатов и систем водородной техники.
Говоря о системе управления и о грядущем третьем этапе (2007-2008 гг.), хочу обратить внимание на два момента. Первый — необходимость принятия Национальной программы водородной энергетики
как инновационного проекта (начиная с формирования ее стратегии и концепции — над чем мы сейчас работаем). Второй — об отношениях государства и бизнеса в реализации этого проекта.
Национальная программа в свете долгосрочного инновационного прогнозирования
Отмечу, что водородная энергетика стала, можно сказать, национальной идеей в США, Японии и некоторых странах Евросоюза. Там уже разработаны или находятся в процессе разработки национальные программы по развитию водородной энергетики и топливных элементов. В США — это принятая в 1996 году «Всеобщая национальная энергетическая стратегия», основной целью которой является переход экономики страны на водород как один из основных энергоносителей. А в феврале 2004 года Министерство энергетики США уже приняло интегрированный план перехода к водородной энергетике к 20302040 годам [7].
В странах Евросоюза, обладающих незначительными собственными запасами энергоресурсов, принимаются программы «Европейская технологическая платформа в области водородной энергетики и топливных элементов» (2004 г.), ориентированная на стратегию перехода к водородной экономике, и «Быстрый старт» (2003 г.), ориентированная на привлечение инвестиций, интеграцию и кооперацию государственно-частного партнерства стран ЕС.
В Великобритании — это программы «Зеленое топливо» и «Усовершенствованный топливный элемент». Или взять, например Германию, — страну, которая разворачивает наиболее активную среди государств Европы деятельность в области водородной энергетики и топливных элементов. Там существует программа не только на федеральном уровне — с 2002 года «Биогаз для топливных элементов», — но и на региональном: программа «Водородная инициатива» в земле Мекленбург-Западная Померания, «Иници-
Осматривая выставку «Инновационные технологии», Президент РФ В. Путин и Президент Финляндии Т. Халонен проявили интерес к продукции на стенде ГМК «Норильский никель» — НИК НЭП. Санкт-Петербург, июнь 2006 г.
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
Резервная энергоустановка «НИК НЭП-1» на основе ТЭ с твердым полимерным электролитом, впервые представленная на выставке в Москве в феврале 2006 г.
атива в области водородной энергетики и топливных элементов» в земле Гессен. В Норвегии — это «Национальный план действий» в области водородной энергетики. В Швеции — программа «Водород и топливные элементы». Исландия, к слову сказать, первая в мире страна, решившая отказаться от использования ископаемых энергоносителей, объявила об амбициозном плане полного перевода страны на водородную энергетику примерно к 2030-м годам.
В настоящее время более чем в 40 странах работает около 950 организаций в различных областях водородной энергетики — государственных объединений, научных лабораторий, частных компаний. Их суммарный объем инвестиций в эту деятельность составляет сотни миллионов долларов в год. Мы серьезно проанализировали их деятельность, провели переговоры с ключевыми специалистами в названных странах и России, участвовали более чем в 20 конференциях, в т. ч. и международных, и пришли к выводу, что для России принципиально важно и необходимо уже сегодня разработать и запустить реализацию Национальной программы водородной энергетики. Мы идем от видения мировых тенденций, которые скажутся на России, и наша страна должна их учитывать.
Водородная энергетика, как мы об этом говорили выше, является одним из базовых направлений нового технологического уклада. Именно поэтому водородное направление должно стать одним из приоритетных в инновационном развитии России. «У нас в руках, — отмечал М. Прохоров в своем выступлении в РАН на подписании Комплексной программы по водородной энергетике и топливным элементам, —
находится именно национальная идея по возврату России в число ведущих держав мира. И от того, насколько успешно и быстро мы претворим ее в жизнь, зависит будущее нашей страны» [8].
Однако для достижения успеха эта программа не должна строиться по образу и подобию нынешних федеральных целевых программ, слабо обеспеченных ресурсами и не приносящих, как правило, обещанного результата. При ее формировании и реализации следует использовать советский опыт плана ГОЭЛРО, программы создания ракетно-ядерного щита, освоения космического пространства, опыт международных программ «Союз - Аполлон», создания и обеспечения функционирования Международной космической станции, европейской водородной программы.
Подходы к формированию Национальной программы водородной энергетики мы по инициативе Российской академии наук и ГМК «Норильский никель» анонсировали на Международном форуме по водородной энергетике, который состоялся в феврале этого года в Москве.
Структурно программа будет состоять из нескольких контуров-блоков, каждый из которых включает группу взаимосвязанных подпрограмм. Первый — исследовательский контур.
Это фундаментальные научные работы в области получения, транспортировки и хранения водорода, создания топливных элементов и электрохимических установок, вопросы водородной безопасности, а также прогнозирование и экономические исследования. Этой частью программы будет заниматься в основном Российская академия наук во взаимодействии с вузовской наукой, предприятиями промышленности, федеральными органами власти. Планируется, что на этом этапе 60-70% средств будет вложено государством. Бизнес подключится на стадии организации производства, использования инноваций на транспорте (железнодорожном, авиационном, автомобильном), в промышленности, оборонно-промышленном комплексе, энергетике, ЖКХ. Это будет второй, инновационно-инвестиционный контур программы. Перечислю остальные структурные составляющие программы: образовательный — подготовка кадров; управленческий — создание и функционирование управляющей компании; международный и межрегиональный, которые обеспечат развертывание программы в пространстве. Разумеется, что в подготовке этой программы, впрочем, как и в ее реализации, должны принять самое непосредственное участие государство, РАН, общественные организации (Национальная ассоциация водородной энергетики — НАВЭ) и другие заинтересованные институты.
Государственно-частное партнерство: для танго нужны двое
Опыт зарубежных стран показывает, что в инновационной сфере должно существовать эффективное государственно-частное партнерство (ГЧП). Государство должно определить стратегию своей энергети-
ческой политики хотя бы до 2030, но лучше до 2050 года, создать законодательную базу, выделить из бюджетных средств «стартовый капитал».
Разумеется, без фундаментальной и прикладной науки ни стратегию, ни законы, ни финансирование прописать не удастся. Сфера частного бизнеса — коммерциализация водородного проекта.
Причем, как показывает международный опыт, доля государства в финансировании проекта будет уменьшаться, а частного бизнеса — увеличиваться. С моей точки зрения, такая конфигурация государственно-частного партнерства или, по крайней мере, его отдельных элементов у нас только начинает складываться.
Инициированная руководством страны стратегия инновационного развития, в которую вписывается и водородная энергетика, подписание соглашения и Комплексной программы по водородной энергетике и топливным элементам между РАН и ГМК «Норильский никель», создание инвестиционной и управляющей компании НИК НЭП по реализации и коммерциализации этого соглашения и программы, совместная работа над техническим регламентом с Министерством промышленности и энергетики и законодательной базы с НАВЭ — достаточно убедительные примеры государственно-частного партнерства, механизм которого, подчеркну еще раз, у нас только начинает складываться.
Составной частью ГЧП может и должно стать формирование ареала стратегического партнерства — как международного, так и внутри страны. Первый и очень многообещающий шаг в этом направлении уже сделан: холдинг «Интеррос» и ГМК «Норильский никель» приобрели весной 2005 года 35% акций американской компании Plug Power — одного из мировых лидеров, который уже приступил к производству стационарных энергетических установок в промышленных масштабах. Объем их продаж в 2006 году будет увеличен в 2,5 раза до 1000 установок, а в течение трех-четырех лет может быть увеличен до 10000 штук в год. К 2008 году сборочное производство установок Plug Power может быть организовано и в России.
По большому счету, Россия могла бы войти в стратегическое партнерство с рядом ведущих мировых лидеров в этом сегменте, а также сформировать технологический альянс с Германией, Китаем, Индией, Бразилией и некоторыми другими странами. Это будет на уровне создания совместного продукта с последующей коммерциализацией, производством и освоением международных рынков.
Что касается стратегических партнеров внутри России, то в их числе я бы назвал ОАО «РЖД», операторов телекоммуникационных систем, в том числе в силовых структурах, производителей автомобилей, но главное — это сфера ЖКХ. Если на западе водородные технологии используются прежде всего для автомобильного транспорта, то на российском рынке наиболее остро стоит проблема именно ЖКХ. У нас более 200 тысяч км теплотрасс, на которых потеря тепла составляет от 30 до 50%. При постоянном повышении цен на энергоресурсы потребитель дол-
жен платить за не использованное им по назначению тепло. Кроме того, теплотрассы изношены от 58 до 70%. Пройдет еще немного времени, и техногенные беды проявятся наяву. Для того чтобы поменять только часть наиболее устаревших теплотрасс на современные, требуется более 20 млрд долл. Деньги нужно тратить не на латание дыр, а инвестировать в разработку и производство стационарных энергетических установок, которые будут освещать, отапливать, давать теплую воду и чистый воздух, обеспечивать кондиционирование локальных жилищных комплексов.
Если говорить о потенциальном рынке для топливных элементов на основе водородных технологий, то приведу лишь некоторые цифры, которые говорят сами за себя. Сегодня в мире ежегодно производят более 50 млн автомобилей, свыше 430 млн мобильных телефонов в год. А батареи для ноутбуков? Представьте себе, какой это рынок!
Считают, что к концу XXI века децентрализованные системы, основанные главным образом на использовании водородных топливных элементов и преобразователях солнечной энергии, будут обеспечивать почти половину потребностей рынка в электроэнергии. Доля водородных топливных элементов к 2100 году достигнет 38% [9].
Суммарно можно сказать, что глобальный спрос на все виды топливных элементов, по прогнозу Pricewaterhouse Coopers, достигнет 46 млрд долл. в год к 2011 году и 2,5 трлн долл. к 2021 году. Надо быть готовыми к завоеванию этих ниш и на своих, и на международных рынках. На это и должна быть направлена Национальная программа водородной энергетики и стратегия ГЧП.
Переход к водородной энергетике, а в перспективе и к водородной экономике — это вызов XXI века и эпохи глобализации. И у России нет иного выхода, кроме достойного ответа на этот вызов.
Литература
1. Ю. В. Яковец. Экономические инновации XXI века. М.: Экономика, 2004.
2. Б. Н. Кузык, Ю. В. Яковец. Россия-2050: стратегии инновационного прорыва. М.: Экономика, 2005.
3. Б. Н. Кузык, А. И. Агеев, В. А. Волконский, А. И. Кузовкин, А. Ф. Мудрецов. Природная рента в экономике России. М.: ИНЭС, 2004.
4. А. Коротеев, В. Смоляров. Водород — энергоноситель XXI века. // «Военный парад», март-апрель 2005, с. 26.
5. Прогнозы технологического развития. www.CyberSecurity.ru 15.11.06.
6. И. Башмаков. Экономическому росту нужны киловатты.// «Независимая газета — Энергия», 14.11.06 г.
7. Б. Н. Кузык. Россия и мир в XXI веке. М.: ИНЭС, 2006, с. 369-371.
8. Г. А. Месяц, М. Д. Прохоров. Водородная энергетика и топливные элементы. // Вестник Российской академии наук. Том 74, № 7, 2004, с. 579-597.
9. Б. Н. Кузык, В. И. Кушлин, Ю. В. Яковец. На пути к водородной энергетике. М.: ИНЭС, 2005, с. 41-42.
ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006
