Как развивать водородную энергетику в углеводородной империи
Способы добычи энергии из водорода известны более ста лет, но свой путь на потребительский рынок он начинает только сейчас. Полученное из водорода электричество по многим параметрам лучше традиционного, при этом его использование не ведет к загрязнению окружающей среды. Пионеры этой отрасли есть и в России. “Ъ” попытался понять, зачем кому-то развивать подобные технологии в «энергетической сверхдержаве».
Водород — самый распространенный химический элемент во вселенной и второй по числу атомов на Земле. Он составляет основную массу воды и любых биологических организмов. При этом, будучи правильно подготовлен, технически он вполне может заменить нефтепродукты в качестве топлива. Его преимущества очевидны. Во-первых, при сгорании образуется вода, а не ядовитый и вызывающий парниковый эффект диоксид углерода. Во-вторых, коэффициент полезного действия водорода при переработке в энергию выше, чем у бензина или дизеля. Именно поэтому он часто используется в качестве топлива в ракетостроении.
Гендиректор компании HandyPower Ринат Нафиков считает, что мобильные телефоны тоже вполне могут работать на водородной энергии. Он показывает корреспонденту “Ъ” серебристую коробочку, напоминающую пульт от телевизора. Это рабочий прототип устройства, которое может преобразовывать воду и алюминий в электричество, необходимое для зарядки электронных устройств. Схема работы устройства достаточно проста. В него вставляются картриджи, содержащие воду, и специальным образом подготовленный порошок алюминия, вступающий в реакцию с водой при комнатной температуре. Если просто бросить кусок алюминия в воду — он покроется оксидной пленкой, и ничего не произойдет. Ученые поняли, как сделать так, чтобы при контакте с алюминием вода расщеплялась и получался чистый водород. Он идет в камеру, которая закрывается протоннообменными мембранами. Водород окисляется на мембранах, вырабатывается электрический ток, который преобразуется и подается на USB-порт.
Несмотря на то, что технология выглядит футуристично, ее основы были заложены еще в Институте высоких температур Академии наук СССР (ныне ОИВТ РАН). Центр трансфера технологий РАН (ЦТТ РАН) и РОСНАНО взялись коммерциализировать разработки в 2012 году, и в 2015-м проект вплотную приблизился к началу промышленного производства. В России среди предпринимателей принято считать, что союз науки, промышленности и государственных инновационных фондов себя не оправдывает, но только не в этом случае. «Мы, по-моему, первая компания, которая прошла всю инновационную лестницу именно так, как задумывалось»,— усмехается господин Нафиков. Сначала ЦТТ РАН и РОСНАНО создало стартап на базе разработки НИИ РАН, далее был грант Фонда Бортника, затем инвестиции от наноцентров ФИОП РОСНАНО, следующий раунд — Сколково и структур «Российской венчурной компании». В результате — работающий прототип, который не только функционален, но еще и не несет вреда окружающей среде.
«Экологически наш проект безупречен,— заявляет Нафиков.— У нас на входе вода и алюминий, на выходе — холодный пар, который улетучивается через поры на устройстве. В картридже остается оксид алюминия, который, кстати, может использоваться в сапфировых стеклах носимой электроники, к примеру». В прототипе одного картриджа хватает для зарядки стандартного смартфона на 30–40%, в промышленной версии выход энергии планируется увеличить. Ориентировочная стоимость картриджа — 30 руб. Отработанные расходные материалы можно просто выкинуть: они, в отличие от традиционных батарей, полностью разлагаются в течение двух-трех лет без ущерба для окружающей среды.
Сейчас в мире, по словам Нафикова, над подобными устройствами работают сразу несколько стартапов. Спрос есть. «Телефоны, к примеру, становятся все более прожорливыми, а удельные характеристики аккумуляторов не меняются. Значит, должен меняться их объем. У нас удельная емкость 300–400 Вт·ч на килограмм, а у стандартных литий-ионных батарей — 100–130 Вт·ч», — говорит он. Схожий немецкий проект, собравший в прошлом году $1,5 млн инвестиций через интернет, использует вместо съемных картриджей баллоны для заправки зажигалок.
HandyPower тоже собирается искать инвестиции и партнеров за рубежом, но производить продукт планирует в России. «Концепция следующая: все, что несет большую добавленную стоимость, делать в России»,— замечает Нафиков. Производственный патриотизм подстегнул экономический кризис. По подсчетам компании, зарплата сборщика электроники в регионах уже ниже, чем в Китае. Впрочем, в плане будущих продаж компания все-таки больше рассчитывает на зарубежные рынки. Проектом уже заинтересовались азиатские производители мобильных устройств, на выставках и конференциях его преимущества удалось продемонстрировать в Финляндии, Южной Корее и США. В России успехи более скромные: большие запасы ископаемых и отсутствие экологического сознания ставят перед HandyPower серьезные вызовы на отечественном рынке.
Помимо обилия ресурсов, развитие водородной энергетики в России тормозит отсталая автомобильная отрасль, полагает президент российской и вице-президент Международной ассоциации водородной энергетики Александр Раменский. «АвтоВАЗ пока не готов выпустить что-то подобное Toyota Mirai (первая серийная машина с водородным двигателем.— “Ъ”)»,— отметил он в интервью “Ъ”. По словам господина Раменского, коэффициент извлечения энергии из топлива у водородных автомобилей вдвое выше, чем у обычных: 40–45% против 15–20%. При этом водород не сгорает, а преобразуется в электричество, которое и движет машину. Вредные выбросы равны нулю, из выхлопной трубы струится водяной пар.
Российская ассоциация водородной энергетики считает своей главной задачей продвижение этого вида энергии. Александр Раменский зарегистрировал 12 госстандартов, которые позволяют если не создавать, то хотя бы ввозить работающие на водороде машины и строить заправки. «Наша цель — внедрить общую стратегию развития этой отрасли и стандарты на всем пространстве ЕАЭС»,— заявляет он. Впрочем, господин Раменский признает, что до полной замены всех бензиновых автомобилей водородными вряд ли дойдет. Они достаточно дороги (цена водородной Mirai колеблется в районе $70 тыс.), в частности, из-за использования катализаторов из платины. Несмотря на это, в среднем и верхнем ценовом сегменте такие автомобили конкурентоспособны, а в будущем должны еще и подешеветь.
Из-за сложности в добыче, транспортировке и хранении эксперты шутили, что водород — топливо будущего, и навсегда им останется. Тем не менее благодаря усилиям бизнесменов и ученых он медленно, но верно пробивает себе дорогу на потребительский рынок. Пару лет назад развитию водородной энергетики способствовали высокие цены на нефть, сейчас более весомыми опять стали соображения экологии и желание приобщиться к технологиям будущего. Несмотря на отсутствие в России энергетического голода, экспорт продукции на водороде вполне может стать одним из двигателей инновационной экономики.
