ВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО КАК БУДУЩЕЕ ЭНЕРГЕТИКИ

Академические разговоры и поиски принципиально новых источников энергии можно считать законченными, а проблему решенной: будущее за водородной энергетикой. Этот вывод можно считать окончательным и не требующим дополнительных доказательств.

Современная экономика требует все большего количества энергии, так как с 1900 по 2000 год потребление энергии в мире увеличилось почти в 15 раз - с 21 до 320 экоДж (1 экоДж = 27 • 103 м3 нефти). В качестве первичных источников в настоящее время используются нефтепродукты (34,9%), уголь (23,5%), природный газ (21,1%), ядерное топливо (6,8%) и возобновляемые источники энергии - ветер, солнце, гидро- и биотопливо (13,7%). Это привело к тому, что за последние 50 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 4,5 раза и сегодня составляют 2 • 1012 м3/год. Это тот самый углекислый газ, из-за которого подписан Киотский протокол и который, как уверяют многие ученые, вызывает парниковый эффект.

Вообще энергетика, основанная на ископаемом топливе, создает много экологических проблем. Возникает дилемма: без энергии нельзя сохранить нашу цивилизацию, однако существующие методы производства энергии и высокие темпы роста ее потребления приводят к разрушению окружающей среды. Естественно, что поиск путей преодоления экологических проблем - одна из основных задач, стоящих перед современной энергетикой.

Другая и, наверное, главная проблема состоит в том, что существующие источники энергии ограничены. Считается, что запасов нефти и газа хватит не более чем на 100 лет, угля - примерно на 400 лет, ядерного топлива - на 1000 лет с лишним. Для того чтобы иметь топливо, когда на Земле будут исчерпаны запасы нефти и газа, и решить экологические проблемы, необходимо переходить к новым источникам энергии и иметь “чистую энергетику”. Поэтому главная надежда человечества - водородная энергетика: использование водорода как основного энергоносителя и топливных элементов как генераторов электроэнергии. Благодаря этому резко сократится потребление ископаемых топлив, потому что водород, в частности, можно получать из воды, разлагая ее на водород и кислород.

Использование водорода решит многие экологические проблемы и позволит ряду стран, не обладающим запасами традиционных источников энергии: нефти, газа, угля – ускорить свое экономическое развитие и выйти в число высокоразвитых стран.

Именно поэтому Китай и Индия являются лидерами в изучении этой проблемы. США же наоборот рискуют отстать в этом вопросе, потому что имеют мощную инфраструктуру для традиционных источников и тратят очень незначительные средства на поиск и разработку новых технологий. В Индии и Китае экономика развивается очень быстро, а электрические сети неразвиты, поэтому они могут обогнать США в стремлении к «водородной экономике», которая не требует угля и нефти для получения электричества и перевозки грузов. Эти страны, имеющие достаточное количество природного газа для извлечения водорода, максимально близки к окончательному этапу решения водородной проблемы.

Среди лидеров может также оказаться Япония, испытывающая острую нехватку традиционных энергоносителей из-за непомерно высоких цен на нефть.

Дэвид Шенвальд (David Schoenwald), соуправляющий New Alternatives Fund, который инвестирует исследования экологически безопасных источников энергии, считает, что остальной мир в гораздо большей степени проявляет интерес к новым, "чистым" источникам энергии, чем Соединенные Штаты. В качестве одного из аргументов он приводит тот факт, что США не ратифицировали Киотский договор, обязующий к 2012 году все индустриально развитые страны снизить уровень выброса вредных веществ в атмосферу до показателей ниже, чем были в 1990 году. США выделили на свою "водородную" программу всего 200 миллионов долларов, в то время как Япония направила на эти цели 260 миллионов, Канада - 400 миллионов долларов, а Евросоюз - более 2 миллиардов евро.

Пока что производство одного автомобиля с водородным двигателем обходится в 10 раз дороже, чем аналогичной модели с двигателем внутреннего сгорания, к тому же производство водорода из природного газа приводит к выбросу в атмосферу больших количеств углекислого газа. Именно поэтому представители таких гигантов американского автомобилестроения, как, например, General Motors, скептически относятся к "водородной экономике" и продолжают, в основном, совершенствовать бензиновые двигатели.

Недавняя лондонская конференция Всемирной ядерной ассоциации (WNA, 22/09-2004) пришла к выводу, что водород может стать основным источником энергии для автомобилей к 2050 году. Как заявил на ней Пол Крюгер (Стэндфордский университет, США), необходимость сокращения выбросов углекислого газа на фоне роста цен на нефть и постоянно растущего числа автомобилей в мире приведет к тому, что водород станет единственным выходом из сложившейся ситуации. Водород может быть получен с помощью разложения воды на кислород и водород путем электролиза. При незначительных финансовых затратах водород можно производить на электростанциях и поставлять на заправочные станции.

Некоторые автобусы в Великобритании уже заправляются водородом, а компания BMW разработала двигатель, способный работать как на бензине, так и на водородном топливе. Задача состоит лишь в том, чтобы произвести столько водорода, чтобы вытеснить нефть в качестве основного источника энергии (агентство RusEnergy).

По прогнозам, число автомобилей в мире к 2050 г. достигнет 1.5 млрд единиц. Если бензин будет заменен водородом, то к 2050 г. потребуется 260 млрд кг водородного топлива в год. Для производства такого количества водорода объем производства электроэнергии потребуется увеличить всего на 15-25% сверх нормы.

Ну а что в России? Казалось бы развал науки и научно-производственной базы отбросил нас из числа соискателей на вхождение в число стран – лидеров будущего мироустройства. Однако не все так уж плохо.

Водородной энергетикой мы занимаемся довольно давно, поскольку эти работы имели очень большое значение для автономной энергетики в космосе и на подводном флоте. Почти 20 институтов АН СССР, а затем РАН (в Москве, Екатеринбурге и Новосибирске) решали те или иные вопросы водородной энергетики. В последние годы исследования поддерживались в основном за счет совместных контрактов с иностранными компаниями. Ряд вышеупомянутых зарубежных разработок сделан при участии российских ученых.

В 1982 году НПО “Квант” впервые снабдил автомобиль “РАФ” водородным щелочным топливным элементом. В 2001 и 2003 годах Уральский электрохимический комбинат, РКК “Энергия” и “АвтоВАЗ” на автосалонах в Москве демонстрировали автомобиль “Лада” с электродвигателем и электрохимическим генератором “Фотон”. В нашей стране для автономной энергетики созданы различные установки с электрохимическими генераторами, в том числе корабельные, мощностью 150 квт и более.

В настоящее время для российской науки наступил знаменательный момент: промышленность и крупные частные компании проявляют интерес к ее фундаментальным разработкам для повышения конкурентоспособности своей продукции. В 2002 году благодаря хоздоговорам институты РАН заработали 5 млрд рублей. (Для сравнения: выделенные академии из бюджета средства составили 10 млрд рублей).

Пока Абрамович со Смоленским вбивают наворованные в России деньги в иностранные объекты, у нас нашелся миллиардер готовый вкладываться в развитие водородной энергетики. Зовут этого человека Михаил Прохоров – совладелец и Ген.директор ОАО "ГМК «Норильский никель» (личное состояние оценивается в 4,8 млрд $). Участие Академии наук в совместной программе с “Норильским никелем” - это в некотором смысле пилотный эксперимент по новой организации фундаментальных и прикладных исследований, инновационной деятельности. Его успешная реализация откроет путь к сотрудничеству с другими компаниями.

Это могло бы показаться странным, но анализ перспектив развития Норникеля показывают трезвый расчет и здравую логику Михаила Прохорова, давно пережившего первоначальный спекулятивный этап накопления своего капитала. Парадокс в этом все же остается и заключается он в том, что ни Абрамович с Ходорковским, ни Гусинский с Березовским так и не обзавелись производственными активами, а остались последовательными сторонниками спекулятивного пути развития, основанного на коррупции и дальнейшем дележе разгосударствляемого наследия социализма. Михаил Прохоров, в отличии от вышеперечисленных, оказался в итоге крупнейшим акционером уникального горно-металлургического комбината, добывающего редчайшие полезные ископаемые. И похоже, что в этом России повезло.

Оптимизация производственного процесса норильского гиганта напрямую зависит от энергозатрат и Прохоров готов идти на вложения в разработку передовых технологий в энергетической области. Именно поэтому совместно с Российской Академией наук он стал инициатором реализации программы развития водородной энергетики.

Вот что сказал М.Прохоров на совместном заседании Президиума РАН и Правления ОАО "ГМК "Норильский никель" 9 декабря 2003 года.

- Изучение экономических проблем страны и совместные работы с Российской академией наук привели нас к следующему выводу. Мы считаем, что развитие водородной энергетики и технологий создания топливных элементов - единственная возможность для России попасть в число ведущих экономических держав мира. Для обоснования этой точки зрения можно привести ряд аргументов.

1. Сейчас ведущие государства мира сталкиваются с проблемой перехода экономики на новый технологический уклад. И совсем не обязательно, что те страны, которые на рубеже веков были впереди, успешно совершат этот переход. Даже наоборот: большие вложения в крупную дорогостоящую инфраструктуру (порядка 1 триллиона долларов) может не позволить им вовремя переориентироваться и создать новую экономику. В этой ситуации у России есть шанс догнать и даже обогнать ведущие высокоразвитые страны, перескочив один из технологических укладов, - осуществить прорыв сразу в новую экономику.

2. Главная цель водородной технологии - снижение зависимости экономического развития от существующих энергоносителей. Если через 15 лет в результате перехода мира на водородную экономику потребление органических энергоресурсов резко сократится, то с учетом того, что нефть и газ являются основой нынешней российской экономики и бюджета, страну ждет депрессионная модель развития. Так что альтернативы переходу на водородную экономику у нас просто нет.

3. Для того чтобы успешно соперничать, необходимы конкурентные преимущества. При переходе к водородной экономике они налицо: при такой стратегии развития мы будем опираться на фундаментальные разработки Российской академии наук и металл будущего - палладий, 50% мирового производства которого контролирует Россия.

Эти три базовых аргумента убеждают нас в том, что сегодня мы имеем историческую возможность предложить президенту и правительству совместную комплексную программу в качестве национальной экономической идеи по возврату России статуса великой экономической державы. И это необходимо сделать через Совет по науке и высоким технологиям при Президенте Российской Федерации.

Каким требованиям должны удовлетворять отечественные разработки? Прежде всего мы обязаны опережать наших западных коллег в создании инновационного продукта. Дело в том, что в России, к сожалению, не развит добавленный продукт, а значит, емкость отечественного рынка очень небольшая. И на первом этапе мы будем вынуждены реализовывать нашу продукцию на западных рынках, следовательно, российские разработки должны превосходить (по инновационной составляющей и качеству) западные. Поэтому приоритет надо отдавать таким исследованиям и разработкам, которые позволят нам выйти на передовые позиции в мире и создать конкурентоспособные продукты в области водородной энергетики.

Простое усовершенствование сегодняшних технологий не отвечает необходимым требованиям будущей водородной экономики. Технические проблемы в этой области должны быть решены за счет серьезных фундаментальных исследований в таких областях, как химия, физика, материаловедение, нанотехнологии и др., а также за счет интеграции самих исследований с производством и потребностями бизнеса уже на ранней стадии их проведения.

Еще одна существенная проблема в развитии водородной экономики - финансирование. Естественно, средств “Норильского никеля” не хватит на всю комплексную программу. Это только стартовый капитал, который позволит сдвинуть дело с мертвой точки. Необходимо привлечение государственных ресурсов в рамках национальной программы, а также средств нефтяных, газовых и энергетических компаний.

Как представляется, мало располагать средствами на финансирование научных разработок, необходимо иметь четкий государственный заказ на покупку и внедрение уже достигнутого. По опыту известно, что новая экономика внедряется крайне тяжело, инфраструктура к ней не готова, поэтому в бюджете должна быть отдельная строчка по внедрению инновационных продуктов. И, естественно, нужно готовить кадры для новой системы экономических отношений.

Основная задача комплексной программы - создание цепочки от фундаментальных научных исследований до опытно-конструкторских работ в области водородной энергетики. Другая очень важная задача - выбор ключевых направлений в развитии водородной энергетики и топливных элементов. Не менее важна координация деятельности, “притирка менталитетов”, и очень большая роль здесь отводится Совету по комплексной программе во главе с академиком Геннадием Месяцем. Наконец, планируется создать на базе научных учреждений Академии наук палладиевый центр, который будет заниматься перспективными исследованиями продуктов углубленной переработки палладия и его соединений. Эти продукты затем мы будем продвигать на мировые рынки, а также замещать ими зарубежные разработки, используемые в настоящее время нашей экономикой.

По сути, сейчас мы имеем национальную программу по возврату России в число ведущих держав мира. И от того, насколько быстро и успешно нам удастся ее реализовать, зависит будущее нашей страны. “ГМК “Норильский никель” готов энергично работать в этом направлении.

В этом выступлении интересны следующие моменты.

Первое. Из слов Прохорова вытекает, что не государство озабочено перспективой выживания страны в будущем, а он - конкретный бизнесмен, столкнувшийся с необходимостью подталкивать правительство на решение важнейшей общегосударственной задачи.

Второе. Россия имеет право надеяться на экономический прорыв, т.к. половина запасов «металла будущего» - палладия, находится в ее недрах.

И третье, самое главное. Порыв возможен лишь при условии очищения правительства от воров и обретения национально направленной политической воли.

Последний момент представляется трудноосуществимым, если помнить о заявлениях Грефа и Путина о неуклонном сокращении присутствия государства во всех сферах отечественной экономики, также как о существенном сокращении государственного финансирования нашего образования.

Неужели для кого-то еще непонятно, что революционный экономический прорыв в России возможен только на базе новейших достижений отечественной науки, что это возможно только в том случае, если новейшая технология будет возведена в ранг Национальной Российской Идеи.

Очевидно, что различному уровню развития страны должна соответствовать своя конкретная национальная идея. Это отчетливо понимали корифеи прошлых лет. Лозунг "Выше всех, быстрее всех, дальше всех" был очень уместен в тридцатые годы, как уместен был бы и Сикорский, но этот лозунг был бы просто смешным в начале двадцатых годов. Куда уж выше всех, когда холодно и голодно - и Сикорский эмигрировал.

Нужно было обладать гениальностью Ленина (мы как-то быстро забыли о его гениальности), чтобы увидеть послереволюционную национальную идею в проведении энергетического перевооружения России и выдвинуть план ГОЭЛРО, как единственный шанс на спасение страны.

В настоящее время Президентом России выдвинут лозунг борьбы с терроризмом, которую В.В. Путин определяет, как "Нашу главную и общую задачу". Борьба с терроризмом может стать национальной идеей в США, где все живут, в общем и целом, достаточно хорошо (если бы не терроризм!!!), но не может стать национальной идеей в России, где даже при условии полной победы над терроризмом киловатт-час не станет дешевле, а территория вечной мерзлоты не станет меньше.

В плане энергетики мы в России сейчас имеем нечто подобное происходившему в двадцатые годы, только на современном уровне. Как развивается топливно-энергетический комплекс объяснить не очень просто, но ясно, что преобразовать Россию  можно только на основе прорыва в энергетической сфере - реализации некоего плана ГОЭЛРО-2. Этот план позволит создать децентрализованную автономную энергетическую систему России - альтернативную существующему РАО ЕЭС. Энергетическую систему, основанную на даровых сырьевых источниках и практически повсеместную. Это весьма существенно отличается от действий нашего правительства, направляющего все свои силы на быстрейшее выкачивание за рубеж нашей нефти и газа.

Для быстрой реализации плана ГОЭЛРО-2 нужно только одно - абсолютная и бескомпромиссная поддержка властных  структур, в том числе, в борьбе с энергетическими олигархами, при этом все технологические предпосылки энергетической революции уже имеются.

В чем же суть предлагаемой энергетической революции – плана ГОЭЛРО-2? - В возможности извлечения тепловой энергии из тех углеродистых материалов, из которых тепловую энергию невозможно извлечь напрямую и которые никому не интересны, то есть из тех, которые НЕ ГОРЯТ!

В поле зрения энергетических олигархов находятся только горючие углеродистые материалы - нефть, газ, уголь. А ведь еще есть другие углеродистые материалы - не горючие, но обладающие колоссальным запасом тепловой энергии: графиты, зольные угли,  сланцы, нефтебитумы, все виды промышленных и бытовых органических отходов - от иловых полей и автопокрышек до обычного домового мусора.

Отрадно, что в последнее время необходимость поиска альтернативных источников энергии начинают понимать все - от маленьких компаний по утилизации автопокрышек, до крупнейших олигархов. В стороне от этого понимания остается пока лишь наше родное российское правительство во главе с Президентом Путиным.

Отсутствие здравого смысла, профессионализма и отеческого попечения у нашей верховной власти – основная угроза на пути решения данных задач. Действия и весь курс правительства РФ времен Путина не позволяют надеяться на осуществление каких-либо самостоятельных ходов нашей власти в этом важнейшем направлении. Мы надеемся, что этому может помочь жесткая экономическая заинтересованность олигарха и миллиардера Михаила Прохорова и других значительных созидательных сил, чудом уцелевших в нашей экономике.