Кузык Б.Н., Яковец Ю.В. Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Подождите немного. Документ загружается.

370

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

и области применения водородного топлива и топливных эле-

ментов (инновационные ниши на внутреннем и внешнем рын-

ках). Управляющей компании следует очертить круг инно-

вационных проектов I очереди и решить вопросы их финан-

сирования, выбрать регионы, где в первую очередь будут

осваиваться достижения водородной энергетики. На первом

этапе также ведутся переговоры и заключаются соглашения

с российскими и зарубежными партнерами, создается норма-

тивно-правовой и организационно-экономический механизм

реализации Программы, формируется система управления,

начинается целевая подготовка кадров. Создаются демонст-

рационные образцы приборов и установок и представляются

на международных выставках. Разрабатывается и начинает

осуществляться концепция подготовки кадров для водород-

ной энергетики.

Формируется общественное мнение о необходимости

перехода на водородную и другие экологически чистые виды

альтернативной энергетики. Разрабатывается и апробируется

концепция водородного всеобуча и информационной пери-

ферии (ИП) Программы. Осуществляется информационное

обеспечение первого этапа реализации Программы и разви-

тия водородного всеобуча в связи с осуществлением приори-

тетных национальных проектов и решением наиболее острых

экологических проблем.

2.3.3. Второй этап (2011–2020 гг.). Основная задача

этого периода – инновационное освоение достигнутых на

первом этапе результатов. Необходимо реализовать в при-

оритетных сферах комплекс инновационно-инвестиционных

проектов и обеспечить их научное сопровождение, а также

продолжить фундаментальный поиск на перспективных

направлениях. На этом этапе многократно возрастет объем

инвестиций, резко снизятся издержки производства, транс-

портировки и использования водородного топлива, выпуска

371

ПРИЛОЖЕНИЕ

и применения топливных элементов. Возрастет экономичес-

кий, экологический, социальный и внешнеэкономический

эффекты от развития водородной энергетики, увеличится

ее вклад в прирост ВВП, будут освоены новые ниши на

внутреннем и внешнем рынках, расширено сотрудничество

с иностранными партнерами. Позиции России в глобальном

энергетическом перевороте заметно укрепятся.

К концу этапа должна действовать систематическая под-

готовка и переподготовка кадров во всех звеньях водород-

ной энергетики. Сложится устойчивое общественное мне-

ние о необходимости водородной энергетики как стержня

энергоэкологической безопасности страны. Сформирована

в целом информационная периферия (ИП), включающая

общественный мониторинг реализации Программы и энер-

гоэкологической безопасности муниципалитетов, регионов

и всей страны.

2.3.4. Третий этап (2021–2030 гг.) – фаза распро-

странения энергетической составляющей шестого техноло-

гического уклада как в национальном, так и в глобальном

масштабах. Комплекс базисных инноваций дополняется

множеством улучшающих инноваций, которые обеспечи-

вают расширение сфер производства и применение водо-

родного топлива и топливных элементов. Инновационное

распространение нового научно-технического направле-

ния принесет ощутимый результат в виде существенного

повышения доли водородного топлива в балансе энергопо-

требления, сокращения объемов выбросов СО

, увеличе-

ния темпов прироста ВВП. Это позволит компенсировать

сокращение запасов, объемов добычи и экспорта ископа-

емого топлива и его удорожание. Трансформированный

энергосектор России органически включится в глобальный

энергосектор, модернизированный на высокотехнологич-

ной основе.

372

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

2.3.5. Четвертый этап (2031–2050 гг.). Водородная

энергетика как одно из базовых направлений шестого тех-

нологического уклада вступит в фазу зрелости. Широким

фронтом пойдут улучшающие инновации, часть новшеств уже

перейдет в разряд псевдоинноваций. Эффект от массового

распространения водородной энергетики достигнет макси-

мума, водородное топливо станет основным альтернативным

источником энергии. Значительно сократятся объемы добычи

и потребления ископаемого топлива и выбросов парниковых

газов в атмосферу. Начнется разработка фундаментальных

проблем седьмого технологического уклада, время преобла-

дания которого наступит во второй половине XXI в.

Большая масса населения страны, потребляющая или

готовая в будущем потреблять водородную и другую экологи-

чески чистую энергетику, примет ее как неотъемлемую черту

постиндустриального образа жизни. Действующая в режиме

реального времени информационная периферия (ИП) с помо-

щью населения активно поддерживает работу и обеспечивает

энергоэкологическую безопасность страны.

3. Структура Национальной программы

«Водородная энергетика»

3.1. Основные принципы и контуры структуры

Национальной программы

3.1.1. Соответствие структуры целям и задачам

Программы

Структура Программы должна обеспечивать наиболее

быстрое и эффективное достижение ее целей, а также быть

достаточно гибкой, способной приспосабливаться к измене-

ниям целей и задач Программы, развиваться во времени, по

этапам реализации Программы.

373

ПРИЛОЖЕНИЕ

3.1.2. Контуры структуры Программы

В соответствии с изложенными в разделе 2 целями

Программы в ее составе можно выделить три взаимосвязан-

ных контура (рис. 3):

исследовательский – проведение фундаментальных

и прикладных исследований и опытно-констукторских работ,

целью которых являются: создание эффективных технологий

производства, хранения, транспортировки и обеспечения

безопасности водородного топлива; создание и модернизация

топливных элементов; использование водородного топлива

и топливных элементов в различных отраслях и секторах эко-

номики; формирование эффективного механизма инноваци-

онного партнерства государства, науки, образования, бизнеса

и гражданского общества для реализации Программы;

инновационный – использование полученных результа-

тов НИОКР и изобретений для освоения и распространения

эффективных инновационных технологий и продуктов в раз-

личных отраслях и сферах экономики, разработка бизнес-

планов инновационно-инвестиционных проектов, освоение

инновационных ниш на внутреннем и мировом рынках;

организационно-управленческий – формирова-

ние целевых оргструктур по проектам, подпрограммам

и Программе в целом; создание управляющей компании по

Программе (Национальной инновационной компании «Новые

энергетические проекты»); определение заказчиков, науч-

ных руководителей, исполнительных директоров по проектам

и подпрограммам, создание и организация работы управля-

ющей компании Программы; комплектование оргструктур,

занимающихся прогнозированием и стратегическим плани-

рованием развития Программы, инновационно-технологи-

ческой и экономической экспертизой и отбором конкретных

проектов, управлением финансовыми потоками; координа-

ция региональных и международных проектов по водородной

энергетике, обучению персонала; информационное и техни-



374

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

ческое обеспечение, связь с общественностью; формирование

информационной периферии (ИП); общественный монито-

ринг энергоэкологической безопасности страны.

3.1.3. Проекты

Основой реализации Национальной программы явля-

ется конкретный проект – исследовательский, инноваци-

Исследовательский контур

Организационно\

управленческий контур

Региональный аспект

Международный аспект

Инновационный контур

Исследовательский контур

Фундаментальные исследования

Производство водорода

Транспортировка и хранение водорода

Топливные элементы

и электрохимические установки

Водородная безопасность

Прогнозирование и экономические

исследования

•

Инновационный контур

Организация производства водорода

Хранение, транспортировка

и распределение водорода

Производство топливных элементов

Использование ВТ и ТЭ на транспорте

Использование ВТ и ТЭ в энергетике,

промышленности, ОПК

Использование ВТ и ТЭ в ЖКХ

и портативных устройствах

•

Организационно-управленческий контур

Прогнозирование, стратегическое планирование и оперативное управление

Маркетинг и освоение инновационных рыночных ниш

Экспертиза и отбор научных и инновационных проектов

Оргструктуры реализации Программы и управляющая компания

Нормативно-правовое обеспечение и стандарты

Финансовое обеспечение реализации Программы и проектов

Координация региональных программ и проектов

Международное сотрудничество

Кадровое обеспечение Программы и проектов

Информационное обеспечение и пропаганда

•

Рис. 3. Структура Национальной научно-инновационной программы

«Водородная энергетика»

375

ПРИЛОЖЕНИЕ

онный или организационно-управленческий, прошедший

соответствующую экспертизу. Проект, входящий в состав

подпрограммы и Программы, становится базой для финан-

сирования, получает конкретного заказчика, научного руко-

водителя и исполнительного директора, научную программу

(для исследовательских проектов) и бизнес-план (для инно-

вационных проектов). Финансирование проектов опреде-

ляется на весь срок их реализации за счет всех источников

в соответствии с утвержденной программой исследований

или бизнес-планом. По завершении срока выполнения

проекта руководство Программы и подпрограммы и управ-

ляющая компания принимают его у исполнителей и оцени-

вает достигнутые ими результаты. Возможна разработка

комплексных проектов, охватывающих как исследователь-

скую, так и инновационную и управленческую деятельность,

а также организационно-управленческих проектов.

3.1.4. Подпрограммы

В структуре Программы выделяются подпрограммы, кото-

рые имеют характер матрицы и охватывают исследовательскую,

инновационную и управленческую деятельность, обеспечивая

взаимосвязи и координацию проектов на всех стадиях до полу-

чения конечного результата – рыночного продукта или техноло-

гии с оптимальным уровнем освоения. Подпрограмма помогает

решать конкретные задачи Программы – вопросы производст-

ва, хранения, транспортировки, обеспечения безопасности, рас-

пределения водородного топлива, разработки и выпуска топ-

ливных элементов и энергоустановок, маркетинга и освоения

инновационных ниш на внутреннем и внешнем рынках.

3.1.5. Региональный аспект Программы

При разработке того или иного проекта определяется тер-

ритория, где будет происходить его первоначальное освоение,

а также решаются вопросы координации с отдельными регио-

376

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

нами, в которых будут внедрены комплексы проектов по про-

изводству топлива и топливных элементов и осуществ лено их

инновационное освоение. По мере реализации Программы

число таких регионов расширяется, водородная энергетика

все шире применяется по всей стране. Могут быть сформиро-

ваны региональные и межрегиональные программы, опреде-

ляющие территориальный аспект Программы по водородной

энегретике по субъектам Российской Федерации и макроре-

гионам (федеральным округам).

Территориальные аспекты Программы отражаются в мони-

торингах реализации ее с участием населения муниципалите-

тов, регионов и всей страны, мониторингах общественного

мнения, энергоэкологическом мониторинге и водородном

всеобуче в рамках комплексной программы информационной

периферии (ИП).

3.1.6. Международный аспект Программы

В условиях глобализации экономики и энергетичес-

кой отрасли целесообразно разрабатывать и внедрять

Национальную программу «Водородная энергетика» в режи-

ме инновационного сотрудничества с заинтересованными

зарубежными странами и иностранными компаниями. Это

сотрудничество может осуществляться на основе:

совместных исследовательских и инновационных про-

ектов;

приобретения пакетов акций и совместной деятельности

с зарубежными фирмами, работающими в области водород-

ной энергетики;

разработанных и заключенных в рамках СНГ и между

отдельными странами Содружества межгосударственных

соглашений, программ и проектов по водородной энерге тике;

координации деятельности и обмена опытом с компания-

ми авангардных стран (США, Япония, Германия и др.) и меж-

государственных объединений (Европейский союз);



377

ПРИЛОЖЕНИЕ

создания международного инновационного стратегичес-

кого альянса в области водородной энергетики;

инициатив ЮНЕП или международных программ ООН,

ПРООН и т. п.

Соответственно в организационной части Программы

выделяются подсистема и проекты, призванные обеспечить

международное сотрудничество и координацию работ.

3.2. Исследовательский контур Программы

Исследовательская часть включает следующие подсисте-

мы и основные проблемы, которые предстоит решить в про-

цессе выполнения Национальной программы.

3.2.1. Фундаментальные исследования

Термодинамика, кинетика и катализ, структурные меха-

низмы и их влияние, свойства и эффективность электрохими-

ческих топливных ячеек с различным типом электролита.

Водород и фуллерены.

Водород и нанотехнологии.

Водородная обработка материалов. Получение порош-

ков. Водородное модифицирование полупроводниковых

и ди электрических материалов.

Водородная деградация материалов и методы ее предуп-

реждения.

Микросферы для хранения водорода.

Термодинамика, кинетика, средства технической реали-

зации фотолитических процессов разложения воды.

3.2.2. Процессы получения водорода

Создание комплексов крупномасштабного производства

водорода на базе атомных энергоустановок (АЭС и АЭТС),

в частности, с использованием высокотемпературных газоох-

лаждаемых реакторов нового поколения МГР-ГТ.



378

Россия: стратегия перехода к водородной энергетике

Разработка промышленных методов и оборудования для

производства водорода с помощью плазменных технологий.

Создание высокотемпературных мобильных и стацио-

нарных установок для получения водорода в термохимиче-

ских циклах.

Разработка технологий и оборудования для водородного

аккумулирования энергии в энергокомплексах с неравномер-

ным графиком нагрузки, в том числе в системах с использо-

ванием возобновляемых ресурсов (солнечно- и ветроводород-

ные энергокомплексы).

Создание стационарных и мобильных комплексов по

производству водорода и синтез-газа (Н

+ СО) методом

газификации биомассы и местных ископаемых ресурсов (угли,

сланцы и т. п.).

3.2.3. Проблемы транспортировки и хранения

водорода

Разработка технологий и оборудования для хранения

запасов водорода (газообразного и в виде гидратов) в про-

мышленных объемах в наземных газгольдерах и подземных

полостях искусственного и естественного происхождения.

Создание специального водородного оборудования (ком-

прессоры, трубопроводы, системы безопасности) и адаптация

существующей сети газопроводов и газонаполнительных стан-

ций для транспортировки, распределения и заправки водородом

различных механизмов, работающих на этом виде топлива.

Разработка твердофазных аккумуляторов водорода на

основе интерметаллических соединений и сплавов, борогид-

ратов щелочных металлов и гидридов легких металлов.

Создание малогабаритных систем хранения водорода для

транспортных средств и систем тепло- и электроснабжения.

Разработка водородных баллонов из композиционных

материалов, рассчитанных на давление до 70 МПа с массо-

вым содержанием водорода 10–12% от массы баллона.



379

ПРИЛОЖЕНИЕ

Разработка криогенных сосудов с массовым содержани-

ем жидкого водорода не менее 25% от массы сосуда.

Создание промышленных комплексов по ожижению

водорода и криогенных емкостей для хранения и транспорти-

ровки жидкого водорода наземным и водным транспортом.

Разработка оборудования для станций заправки транс-

портных средств газообразным и жидким водородом.

3.2.4. Вопросы производства топливных элементов

и электрохимических энергоустановок

Разработка батареи водород-воздушных топливных эле-

ментов с твердополимерным электролитом, имеющих улуч-

шенные электрофизические и стоимостные характеристики

(на базе отечественных ионопроводящих мембран нового

поколения).

Создание электрохимических генераторов (на базе бата-

рей топливных элементов) с твердополимерным электроли-

том для автомобильного транспорта и систем децентрализо-

ванного энергоснабжения.

Разработка минитопливных элементов с твердополимер-

ным электролитом, предназначенных для питания мобильных

электронных устройств (телефона, ноутбука, компьютера,

спецоборудования).

Создание батарей водород-воздушных топливных эле-

ментов со щелочным электролитом и электрохимического

генератора, имеющих улучшенные габаритные и стоимостные

характеристики и предназначенных для автотранспортных

энергоустановок.

Разработка электрохимических и гибридных (с турби-

ной) энергоустановок для систем электро- и теплоснабжения

(на базе высокотемпературных (твердооксидных) топливных

элементов).

Разработка корегирационных автономных энергоустано-

вок для обеспечения электроэнергией и теплом жилых зда-

