Зеленый и голубой: обновленная палитра водородных проектов «Росатома»

Минпромторг опубликовал Сборник российских компетенций водородной промышленности. В него вошли разработки почти всех дивизионов «Росатома». «СР» разбиралась, где и когда найдут применение инновации.

В 2021 году Минпромторг представил Атлас российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака. Сборник российских компетенций водородной промышленности — каталог разработок в рамках проектов этого атласа.

В атласе рассматриваются разные способы получения продукта: зеленый (на базе возобновляемых источников энергии), голубой (с улавливанием CO₂), бирюзовый (полученный пиролизом метана). Атлас должен помочь инвесторам выбирать перспективные площадки и служить навигатором для формирования спроса на специализированное оборудование.

В первую версию атласа входили 33 инициативы в 18 регионах. В обновленной, от апреля этого года, — 15 проектов. При этом количество организаций, разрабатывающих водородные технологии, за последние пять лет выросло со 118 до 135, отмечают в министерстве.

«Росатом» отвечает за три проекта: производство зеленого водорода методом электролиза воды с использованием электроэнергии Кольской АЭС в Мурманской области и получение на площадках в Татарстане и Башкортостане голубого аммиака методом парокислородной конверсии метана без выбросов CO₂.

На кольской энергии

Производство водорода на Кольской АЭС планируют запускать в два этапа. В 2027 году введут электролизную установку на 50 нормальных кубических метров в час (Нм³/ч) и инфраструктуру для хранения и обращения водорода. К 2031 году мощность должна увеличиться в четыре раза.

В сентябре на станции начали строить стендовый испытательный комплекс (СИК) для отработки технологии производства, хранения и транспортировки водорода. На СИКе планируют получать 37,5 т водорода в год. Прогнозный объем производства на Кольской АЭС на втором этапе — 150 т ежегодно.

В основе технологии — электрохимический процесс, при котором под действием постоянного электрического тока молекулы воды разлагаются в электролизере на водород и кислород. На катоде выделяется водород, на аноде — кислород. Таким образом, водород получают без углеводородного сырья, а при питании электролизера электроэнергией из низкоуглеродных источников — с минимальными выбросами CO₂.

Электролизеры разрабатывает НПО «Центротех» (входит в топливный дивизион). На предприятии созданы две модели: первая — производительностью 5 Нм³/ч, вторая — 50 Нм³/ч. Их особенность — анионопроводящая матрица из неорганического материала собственной разработки и изготовления. Через протонообменную мембрану проходят протоны Н+. Через анионопроводящую матрицу — группа ОН–. Матрица отличается повышенной прочностью и долговечностью. Еще одна особенность — подача рабочей воды в виде пара, что снижает требования к водоподготовке и повышает энергоэффективность. Технология сочетает ключевые преимущества двух распространенных промышленных методов электролиза.

Станция инноваций

За счет собственных средств «Росатом» проектирует атомную энерготехнологическую станцию с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и химико-технологической частью (АЭТС с ВТГР и ХТЧ) для производства 3,3 млн т аммиака в год. В Концепции развития водородной энергетики в РФ сказано, что такие технологии «необходимо организовать в приоритетном порядке и довести до промышленного внедрения».

Ядерная энергосистема четвертого поколения должна дать тепловую энергию инновационной установке парокислородного риформинга метана, разрабатываемой в НИИ НПО «Луч» (входит в научный дивизион). Этот метод основан на эндотермической реакции метана и водяного пара при высокой температуре. В технологическую схему включена установка выделения CO₂ для получения голубого водорода.

Согласно атласу, построить АЭТС планируется в Менделеевском районе Татарстана вблизи промплощадки компании «Аммоний» — индустриального партнера «Росатома» и одного из крупнейших производителей минеральных удобрений.

Ключевое преимущество проекта — возможность крупномасштабного производства водорода и водородсодержащей продукции (аммиака, карбамида, метанола и др.) с пониженным углеродным следом методом парокислородной конверсии метана без выбросов в атмосферу углекислого газа и со сниженным потреблением природного газа на 30 % по сравнению с традиционной технологией за счет использования источника атомной энергии. По поручению гендиректора «Росатома» Алексея Лихачева научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в обоснование проекта АЭТС необходимо завершить в 2028 году.

О производстве голубого аммиака в Башкортостане пока известно мало. В последней версии атласа указано, что идет разработка базового проекта, принять решение о переходе к инвестиционной фазе планируется в 2028 году. Построить демонстрационную установку ХТЧ промышленной мощности (800 тыс. т аммиака в год) хотят на площадке компании «Мелеузовские минеральные удобрения».

Справка

Курс на развитие водородной энергетики закреплен в Энергетической стратегии России до 2050 года. Технологии водородной энергетики включены в перечень технологий устойчивого развития топливно-энергетического комплекса. Ключевые цели — увеличить долю российского оборудования в различных секторах экономики, в которых производится и применяется водород, а также сформировать экспортно ориентированную конкурентоспособную отрасль водородной энергетики на основе отечественных технологий. АЭТС с ВТГР и ХТЧ — приоритет водородной промышленности согласно Сводной стратегии развития обрабатывающей промышленности РФ до 2030 года и на период до 2035 года Минпромторга России.