Поедем на водороде

Александр Астапов
обозреватель «Эксперта», инженер
Николай Ульянов
заместитель главного редактора, редактор отдела промышленности журнала «Эксперт»
8 ноября 2021, 00:00

Специфика России — большая территория и холодный климат. Поэтому наиболее эффективен для нас электрический транспорт на водородных топливных элементах

Олег Сердечников
Александр Морозов, заместитель министра промышленности и торговли России

На следующей неделе ряд федеральных министерств должны представить перечень мероприятий по развитию автомобильного и наземного городского транспорта на водородных топливных элементах, а также инфраструктуры для него.

По крайней мере, именно это предполагает принятая в конце августа этого года Концепция по развитию производства и использованию электрического автомобильного транспорта в РФ на период до 2030 года.

Заместитель министра промышленности и торговли Александр Морозов рассказал «Эксперту» о том, что стало причиной активизации мирового процесса повсеместного перехода на электромобили, почему для России предпочтителен тот электротранспорт, где источником энергии является водород, и какие технологические и организационные заделы в этой области у нас уже есть.

— Если смотреть по всей цепочке, то КПД автомобиля с ДВС выше, чем электромобиля, «выхлоп», с учетом производства электроэнергии для электромобиля и производства и утилизации аккумулятора, сопоставим. Мы холодная нефтедобывающая страна, мы не испытываем проблем с производством моторного топлива. Зачем и почему мы идем в электротранспорт?

— Могу согласиться лишь отчасти. На самом деле КПД автомобиля с ДВС ниже. В 2016 году как официальный представитель Российской Федерации я участвовал в рабочей группе WP.29 (Всемирный форум ЕЭК ООН для согласования правил в области транспортных средств. — «Эксперт»), и мы дебатировали о необходимости введения следующего за «Евро-6» уровня экологических требований. Европейцы предложили взять в качестве цели сокращение выбросов СО2. Это будет стимулировать технологическое развитие. С одной стороны, это создает новые рабочие места, повышает производительность труда. С другой стороны, это возможность для защиты их внутреннего рынка, основанная на опережающих технологических решениях.

— Но мы на их рынок автомобили и не поставляем…

— Напомню, что в ЕАЭС сейчас действуют требования к новым автомобилям на уровне, аналогичном «Евро-5». Российским производителям экономически невыгодно производить более дорогие автомобили уровня «Евро-6» только для поставок на экспорт.

Есть еще один технологический вызов для автопрома: при переходе на электричество количество автопроизводителей будет расти экспоненциально. Почему? Раньше барьером для выхода на автомобильный рынок была необходимость инвестиций в ДВС и АКПП, что требовало колоссального количества времени и денег. Как правило, разработка ДВС ведется самими автомобильными компаниями in-house; автоматическая коробка передач — в большинстве случаев. Все остальное они отдают на сторону. Количество традиционных глобальных компаний определяется тем, кто владеет соответствующими компетенциями в ДВС и АКПП в первую очередь.

Теперь обратим внимание на электромобиль. Если убрать из автомобиля ДВС и коробку передач, мы приходим к ситуации, когда возможность стать производителем колесного транспортного средства, работающего от электротяги, уже не ограничена барьером больших инвестиций в двигатель и коробку передач. Кстати, сегодня производители электрических авто, как правило, не владеют компетенциями в области батарей, электрических двигателей и силовой электроники. Все это покупается у глобальных поставщиков автокомпонентов. И это огромный вызов для глобальных концернов. Ведя переговоры с крупными концернами, мы видим, что они принимают разные решения о том, как им дальше работать. Все понимают, что конкуренция будет сумасшедшая. Уже не десятки глобальных производителей, а сотни и тысячи компаний разных размеров. А из курса экономики мы помним, что конкуренция между производителями — это сила, которая движет цены на продукт вниз.

— Готовы ли производители автомобилей инвестировать сейчас в производство электромобилей в России? И готово ли государство финансировать НИОКР?

— Мы утвердили Концепцию по развитию производства и использования электрического автомобильного транспорта до 2030 года совсем недавно, 23 августа 2021 года. И мы говорим: если вы собираетесь инвестировать, стройте производства компонентов в нашей стране, мы поддержим. Сейчас ведем переговоры с четырьмя глобальными производителями топливных элементов. Думаю, что рынок водородных машин в России будет больше, чем электрических.

— Ловлю на формулировке: «строить в России завод». А главное же в компонентах — интеллектуальная собственность остается у них! Где производится — это не важно.

— В современном электромобиле и водородном автомобиле интеллектуальная собственность — это прежде всего технология производства ключевых компонентов. Мы понимаем, что водородный автомобиль и электромобиль имеют в основе электрическую платформу, только в случае электромобиля энергия находится в виде химической реакции внутри тяговой батареи, а в случае водородного автомобиля — в виде сжатого или сжиженного газа (водорода). Хранить энергию в виде химической реакции, то есть в аккумуляторе, очень невыгодно. Законы химии никто не отменял: падение температуры на каждые десять градусов от нормы (25 градусов по Цельсию) в два‒четыре раза сокращает скорость химической реакции и, соответственно, мощность батареи, запас хода. А прошлой зимой, напомню, температура опускалась до минус 20‒25 градусов.

Дорогу водороду

— Может быть, тогда хранить это топливо в бензобаке в виде бензина?

— Один из вариантов. Или в водороде, в газе.

— А не дороговато ли?

— Сегодня в России производится примерно 350 тысяч тонн водорода. После очистки его можно использовать, например, для питания топливного элемента автомобиля.

Другая сторона вопроса, на которую я хочу обратить внимание, — экология, влияние на человека и его среду обитания. Немецкие специалисты смоделировали и сравнили экологическое влияние электрической машины на аккумуляторе и электрической машины, работающей на водородных элементах, на городскую среду мегаполиса. Когда по городу едет электромобиль, он создает сильные электромагнитные волны. Но когда в их модели ехала водородная машина, картинка была совершенно другая. Эта машина забирала с улицы воздух, фильтровала, очищала и, самое главное, увлажняла его. При этом совокупное электромагнитное влияние машины было значительно меньшим. В исследовании делался вывод, что водородная машина имеет дополнительные плюсы по экологии.

— Давайте от экологии вернемся к промышленности: себестоимость водородного автомобиля будет несопоставимо выше бензинового!

— Не все так очевидно. Во-первых, посмотрите на водородный автомобиль: в нем стоит низкотемпературный топливный элемент, который нагревается не выше 80 градусов, и нет ни одного трущегося элемента. Нет шансов, что какая-то деталь изотрется или заклинит. Энергия не теряется ни на трение, ни на обогрев окружающей среды; как результат — более высокий КПД.

Во-вторых, оцените потенциальную себестоимость топливного элемента: это полимерная полупроницаемая мембрана и тонкий слой электродов (сегодня их наносят методом напыления). Металлов, в том числе редких, там меньше, чем в нейтрализаторе выхлопных газов.

В-третьих, самый дешевый способ производства водорода — производство из природного газа. А Россия является мировым лидером по его доказанным запасам. Сегодня в мире разрабатываются технологии производства водорода из природного газа с выделением углерода не в виде СО2, а в виде чистого углерода, сажи. Покрышка любого колеса на 80 процентов состоит из чистого технического углерода. Это ценнейший химический элемент, а тут он получается при производстве водорода в качестве побочного продукта.

А несколько недель назад ученые, которые занимаются проблемами химического катализа, заявили, что углерод в этой химической реакции может быть связан еще более изящным способом — из нескольких молекул природного газа получаются несколько молекул водорода и молекула этилена. Последний — это базовое химическое вещество для любого органического синтеза (например, полиэтилена). И этот способ в десятки раз дешевле, чем, например, электролиз воды.

Посмотрим еще дальше: можно диверсифицировать нашу углеродную стратегию и превратить страну в мощнейшего игрока не только в секторе производства универсального чистого топлива — водорода, — но и попутно получать огромное количество продуктов сложнейшего химического синтеза (как в случае с этиленом).

— В Концепции в приоритете стоит аккумуляторная технология.

— Не в приоритете, а первая в очереди. Потому что с водородным автомобилем возникает вопрос разработки технологического процесса каталитической реакции, собственно топливного элемента. С электромобилем на аккумуляторе все основные вопросы уже решены.

Когда мы говорим о том, где применять электрические машины с учетом климатических и прочих особенностей нашей страны, то понятно, что там, где теплый климат или где он помягче. Например, наши курорты, Владивосток, а также мегаполисы. В большом городе легче сделать плотную зарядную сеть, за счет огромного количества участников движения это будет окупаемо. А когда речь идет о перевозках в условиях климата и расстояний нашей страны, водород будет эффективнее.

— А кто будет разрабатывать компоненты?

— В электрической легковой машине аккумуляторная батарея — это около 50 процентов ее себестоимости. Пока это импорт или сборка в России из импортных элементов (ячеек). И еще около 20 процентов себестоимости — программное обеспечение. В водородных автомобилях аккумуляторная батарея — это около 20‒30 процентов себестоимости, но появляется топливный элемент и система подготовки газа.

Сейчас в России есть определенное количество стартапов, которые создают производство полностью российских топливных элементов.

— Стартапы госкомпаний имеете в виду?

— Нет, это частные компании, но они активно пользуются господдержкой. У нас есть стартапы по силовой электронике, по производству батарей, по производству электромоторов и топливных элементов. На мой взгляд, картина должна быть примерно следующая: мы должны не только заниматься развитием наших стартапов, мы также должны приглашать производителей со всего мира локализовывать здесь технологии производства. Нас интересует сейчас все, мы ведем переговоры параллельно и об АКБ, о силовой электронике, электромоторах, о производстве систем хранения и заправки газа, топливных элементов.

Мы создали единую шкалу измерения локализации — она закреплена в постановлении правительства РФ № 719. В идеале полностью российская машина та, что набирает около 8800 баллов. Каждый компонент имеет свой вес в баллах. Условно говоря, двигатель «стоит» 500 баллов. Для каждой машины очень простая история: полностью локализованный двигатель — 500 баллов. Либо 25 баллов можно получить только за сборку, либо вообще ноль, если двигатель привез из-за границы, либо — пропорционально количеству локализованных частей (по 95 баллов «весят» блок цилиндров, головка блока, цилиндро-поршневая группа, валы, блок управления).

Раньше кто-то измерял локализацию в технологических операциях, кто-то — в процентах от себестоимости, кто-то — в «попугаях»… Договорились, сделали единую шкалу измерения локализации. У нас есть государственный научный центр НАМИ, именно там инженеры от разных предприятий автопрома создали эту балльную шкалу.

В 2019 году мы ввели электронный паспорт транспортного средства. Каждая новая машина, произведенная в России, получает электронный паспорт, где указывается количество баллов по постановлению № 719, которое она набрала. И раскрывается, из чего состоит общая сумма баллов этого конкретного автомобиля. Купив автомобиль, сделанный в РФ, в электронном паспорте вы можете узнать точно, насколько он «российский».

Сейчас государственная поддержка (программы льготного автокредитования и льготного лизинга) распространяется на продукцию, которая соответствует требованиям по локализации. Именно поэтому автоконцерны сейчас заинтересованы в каждом российском производителе любого компонента.

— Компонент — это инновационная вещь. В него вложиться надо. Кто будет это делать?

— Для этого мы сейчас делаем следующий шаг: запускаем программу компонентов. Если говорить кратко, государство готово выделить любой частной компании грант на строительство производства ключевых компонентов в России. Грант составит от 30 до 40 процентов стоимости инвестиционного проекта.