Елена СУХАРНИКОВА
Заведующий сектором инновационных программ ООО «НИИ Транснефть»
Е-mail: SuharnikovaEI@transneft.ru
Александр БАЧУРИН
Ведущий научный сотрудник сектора инновационных программ ООО «НИИ Транснефть», к. т. н.
Е-mail: BachurinAI@transneft.ru
Дмитрий ВОЛОХОВ
Ведущий научный сотрудник сектора инновационных программ ООО «НИИ Транснефть», аспирант Уфимского государственного нефтяного технического университета
Е-mail: VolokhovDI@transneft.ru
Метаданные научной публикации
Исследование мирового опыта ведущих организаций по применению водородной энергетики
Research on the Global
Experience of Leading
Organizations
in the Application
of Hydrogen Energy
Елена СУХАРНИКОВА
Заведующий сектором инновационных программ ООО «НИИ Транснефть»
Е-mail: SuharnikovaEI@transneft.ru
Elena SUHARNIKOVA
Head of the Innovation Programs Sector, Research Institute of Transneft
Е-mail: SuharnikovaEI@niitnn.transneft.ru
Александр БАЧУРИН
Ведущий научный сотрудник сектора инновационных программ ООО «НИИ Транснефть», к. т. н.
Е-mail: BachurinAI@transneft.ru
Alexander BACHURIN
Leading researcher in the innovation programs sector, Research Institute of Transneft, Candidate of Technical Sciences
Е-mail: BachurinAI@niitnn.transneft.ru
Дмитрий ВОЛОХОВ
Ведущий научный сотрудник сектора инновационных программ ООО «НИИ Транснефть», аспирант Уфимского государственного нефтяного технического университета
Е-mail: VolokhovDI@transneft.ru
Dmitrii VOLOKHOV
Leading researcher in the Innovation programs sector, Research Institute of Transneft, postgraduate student at Ufa state petroleum technological university
Е-mail: VolokhovDI@transneft.ru
Аннотация. Мировая водородная энергетика развивается в условиях трансформации глобальной энергетической системы и усиления климатической повестки. На фоне декарбонизации промышленности и транспорта формируется новый спрос на низкоуглеродный водород, что требует переосмысления стратегий его производства, хранения и транспортировки. В статье проведен анализ текущего состояния мирового спроса на водород, ключевых драйверов роста и стратегических программ ведущих стран, определяющих перспективы формирования устойчивой водородной энергетики.
Ключевые слова: декарбонизация, водородная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетическая инфраструктура
Abstract. The global hydrogen energy sector is developing in the context of the transformation of the global energy system and the strengthening of the climate agenda. As industry and transportation decarbonize, there is a new demand for low-carbon hydrogen, which requires a rethinking of strategies for its production, storage, and transportation. This article analyzes the current state of global hydrogen demand, key drivers of growth, and the strategic programs of leading countries that shape the future of sustainable hydrogen energy.
Keywords: decarbonization, hydrogen energy, renewable energy sources, energy infrastructure
Введение
В условиях глобальной декарбонизации и снижения влияния на окружающую среду водородная энергетика в мире рассматривается как одно из ключевых направлений трансформации энергетических систем. Водород выполняет роль современного универсального энергоносителя, обеспечивая интеграцию возобновляемых источников энергии, декарбонизацию промышленности, развитие низкоуглеродного транспорта и формирование новых рынков. Международное аналитическое агентство (МЭА) и крупные организации формируют стратегии внедрения водородных технологий и реализуют пилотные и промышленные проекты. По оценкам различных экспертов, водород может занять пятую часть общего предложения первичной энергии к 2050 году. Вместе с тем модели развития водородной энергетики существенно различаются в зависимости от ресурсной базы стран, уровня технологической зрелости, структуры энергопотребления и приоритетов промышленной политики.
Актуальность исследования определяется потребностью в адаптации международных практик к национальным уровням и формировании научно обоснованных рекомендаций по развитию водородной отрасли. В рамках статьи проведен анализ стратегий, инструментов поддержки и реализуемых проектов ведущих мировых организаций в сфере водородной энергетики.
Исследование текущего состояния и перспектив развития водородной энергетики
Перспективы развития мировой водородной энергетики
Популяризация водорода в текущей конъюнктуре мирового топливно-энергетического комплекса обусловлена уже устоявшимся трендом реализации Целей устойчивого развития (ЦУР). Генеральная ассамблея ООН разработала ЦУР в качестве «плана достижения лучшего и более устойчивого будущего для всех», среди них есть цели, напрямую затрагивающие вопросы экологии (ЦУР-6, ЦУР-12, ЦУР-14, ЦУР-15) и климата (ЦУР-7, ЦУР-9, ЦУР-13). В контексте реализации ЦУР в 2015 году было принято Парижское соглашение, целью которого является снижение прироста глобальной средней температуры. В рамках реализации целей соглашения ООН и региональные организации проводят семинары и круглые столы для создания национальных руководств и принципов.
В 2019 году Евросоюз разработал законодательную инициативу The European Green Deal («Зеленая сделка»), целью которой является достижение 100 % углеродной нейтральности всеми государствами ЕС к 2050 году. В 2020-м Европейская комиссия представила новую стратегию сокращения выбросов метана, а также «Целевой план по климату», задача которого – сократить объемы выбросов парниковых газов на 55 % по сравнению с уровнями 1990 года к 2030-му. По оценкам международной консалтинговой компании KPMG, в базовом сценарии развития событий потери российских экспортеров составят 33 млрд евро за 2025–2030 годы, в отрицательном сценарии они могут достигнуть 47 млрд евро за 2022–2030 годы [1], причем нагрузка в большей степени ляжет на экспортеров природного газа, нефти, черных металлов и энергетического угля. Также изменения происходят на национальном уровне: в 2020-м Китай выступил с заявлением о намерении достичь углеродной нейтральности к 2060 году [2]. Одновременно о стремлении к углеродной нейтральности к 2050 году заявили Япония и Южная Корея. В 2021-м обязательство снизить уровень нетто-выбросов СО2 до нулевого уровня к 2050 году взяла на себя и Канада [3].
Одним из перспективных источников энергии, которые позволяют существенно снизить выбросы СО2, достичь углеродной нейтральности, а также содействовать достижению ЦУР является водород. Среди прорывных технологий в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ) водород обладает наибольшей практической применимостью в различных секторах экономики, включая автомобильный транспорт, электрогенерацию, химическую промышленность, тяжелую металлургию, авиаперевозки, морские перевозки, производство низкоуглеродных продуктов, космос и т.д.
В декабре 2025 года Европарламент и Совет ЕС согласовали правила полного прекращения поставок: срок запрета импорта российского СПГ – с 25 апреля 2026 года, запрета на трубопроводный газ – с 17 июня 2026 года и окончательно с 30 сентября 2027 года.
В связи с этим продолжается политика «углеродного регулирования», увеличиваются субсидии на ВИЭ, развиваются проекты по декарбонизации, в рамках которых ЕС планирует переоборудовать газопроводы. На данный момент спрос на водород не позволяет этому источнику энергии эффективно конкурировать с традиционными. Тем не менее с 2000 года, по данным МЭА, спрос на новое «голубое топливо» постоянно растет. Основной спрос на водород генерирует химическая и металлургическая промышленность, а к 2030 году спрос на этот газ составит 180 млн тонн, что в два раза превысит текущий [4].
В зарубежных странах активное развитие водородной энергетики началось с 2018 года, когда Япония приняла собственную водородную стратегию. В мире существует свыше 2,5 тыс. водородных производственных проектов, 100 проектов по транспортировке, а также около 80 проектов по хранению и 97 портов для морской транспортировки водорода [6].
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 05.08.2021 № 2162-р утверждена концепция развития водородной энергетики в Российской Федерации. Задача по развитию водородной энергетики также закреплена в ключевом отраслевом документе стратегического планирования – распоряжении Правительства РФ от 09.06.2020 № 1523-р (ред. от 15.02.2025) «Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации до 2035 года».
В последние годы в РФ также сформирована база пилотных и перспективных водородных проектов, отраженных в «Атласе российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака», сформированном в 2021 году Минпромторгом России совместно с субъектами Российской Федерации, промышленными и энергетическими организациями (рис. 1) [7].
Текущее состояние спроса на водород в мире
Современный глобальный спрос на водород характеризуется устойчивым ростом, обусловленным как традиционным промышленным потреблением, так и формирующимися новыми секторами применения. На текущем этапе водород становится частью энергетической системы крупнейших стран мира, однако на данный момент его доля относительно невелика. По данным МЭА, спрос на водород в 2024 году составил около 100 млн тонн, что на 2 % больше, чем в 2023-м [8]. Основная часть спроса по-прежнему сосредоточена в традиционных отраслях, таких как нефтепереработка и химическая промышленность. В категорию «другое» входят незначительные объемы спроса в промышленности, на транспорте, при производстве электроэнергии.
Применение водорода в нефтепереработке
Нефтепереработка является крупнейшим текущим потребителем данного газа. Водород, используемый в этом секторе, как правило, производится локально путем парового риформинга метана, выделяется из побочных газов нефтехимических процессов или поставляется в качестве товарного водорода. Нефтеперерабатывающие заводы используют его для удаления примесей и переработки тяжелых фракций нефти в более легкие продукты. Использование водорода с низким уровнем выбросов в нефтепереработке может стать доступным способом создания большого спроса на водород с низким уровнем выбросов и способствовать расширению масштабов производства.
Химическое производство и производство стали
В данном секторе водород используется в основном для производства аммиака (60 %), 30 % – для производства метанола и 10 % – для производства стали. Синтезированный из водорода аммиак также используется для производства удобрений.
Производство аммиака
В сельском хозяйстве развиты процессы производства азотных удобрений. В свою очередь, удобрения производятся с использованием аммиака. Ряд промышленных производств синтезируют аммиак из водорода, который в дальнейшем применяется в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности. Учитывая перспективы роста производства водорода, такие предприятия готовы производить водород и аммиак параллельно.
Водород в транспортном секторе
Один из наиболее быстро развивающихся сегментов – водородные топливные элементы. Они применяются в тяжелом коммерческом транспорте, автобусах и ж/д, а крупнейшие автопроизводители наращивают выпуск и тестирование водородных моделей, стимулируя спрос на низкоуглеродный водород. Применение водорода в транспортном секторе и для генерации электроэнергии на текущий момент ограничено. В транспортном секторе годовая потребность в водороде составляет менее 30 тыс. тонн, около 0,035 % от совокупного спроса. При этом, по оценке МЭА, в 2024 году количество продаж электромобилей превысило 17 млн единиц, что составило порядка 20 % от общих продаж.
Применение водорода в производстве микрочипов
Водород применяется в фотолитографии в глубоком ультрафиолете для производства микропроцессоров. Для такого типа производства необходимо использование сверхчистого водорода.
Морской транспорт
В морском секторе судоходные компании инвестируют в водородные технологии и «е-топливо» на его основе из синтетического аммиака и метанола для соответствия требованиям Международной морской организации (IMO) по сокращению выбросов. Основные участники отрасли объявили о планах по разработке морских двигателей, работающих на стопроцентном аммиачном топливе.
Водород в авиации
В авиационном секторе наблюдаются аналогичные инициативы. Компания Airbus в 2020-м обнародовала план разработки к 2035 году новых концепций водородных самолетов, рассчитанных на 200 пассажиров и дальность полета 3700 км [9]. По оценкам экспертов, прямое использование водорода в коммерческой авиации не станет коммерчески целесообразным до середины 2030-х или позже, применение синтетического авиакеросина на основе водорода в качестве топлива для существующих самолетов может получить распространение к 2030 году.
Водород в электрогенерации
На текущий момент водород имеет лишь незначительное присутствие в электроэнергетическом секторе. Немногие страны поставили четкие цели по использованию водорода или топлива на его основе для электрогенерации, а ряд других стран также признали в своих национальных стратегиях в области водорода потенциал водорода как низкоуглеродного варианта для производства электроэнергии и тепла, позволяющего обеспечить гибкость в энергосистемах с высокой долей переменной возобновляемой энергии.
Водородопроводы и водородные проекты в нефтетранспортных компаниях
В США уже порядка 2,5 тыс. км водородопроводов, сделанных из высокопрочной стали (при определенном давлении и прочности стали не происходит водородного охрупчивания). В ФРГ планируют строительство ветки водородопроводов (порядка 6000 км). В Европе уже появилась система сертификации водородопроводов (сертифицируют DNV и TUV). Запланировано строительство первого в истории трансграничного водородопровода между ФРГ и Норвегией. Также в перспективе рассматривается создание водопровода между Испанией и Францией (H2Med).
По данным МЭА, когда транспортировка водорода по трубопроводам достигнет эффекта масштаба, она станет самым дешевым вариантом транспортировки, особенно в случае использования переоборудованных трубопроводов. Трубопроводы большого диаметра могут быть дешевле на больших расстояниях, но их строительство более сложное, особенно если они пересекают разные юрисдикции.
Драйверы роста спроса на водород в мире
Развитие ВИЭ и избыточная электрогенерация
Развитие ВИЭ стало одним из ключевых факторов стимулирования водородного перехода в ряде крупнейших стран мира, обеспечивающих полностью экологически чистое производство водорода. За счет роста количества используемых ВИЭ произошло значительное снижение себестоимости производимой ими энергии. При этом стоит отметить, что ВИЭ имеют ряд недостатков, в частности проблемы избыточной электрогенерации. Эти факторы привели страны к поиску наиболее оптимального метода хранения электроэнергии, получаемой с применением ВИЭ, с целью последующего использования в периоды повышенного спроса или для поставок в энергодефицитные районы. Таким образом, водород становится элементом системной гибкости энергосистем, обеспечивая аккумулирование и интеграцию ВИЭ в энергетический баланс.
Зрелость технологий электролиза
Другим драйвером, способствующим развитию водородной энергетики, является зрелость ряда технологий производства водорода: расширение применения водородных технологий позволило значительно снизить стоимость их использования. Технологии электролиза достигли достаточной зрелости, чтобы расширить производство и внедрение, а также обеспечить значительное снижение затрат.
На Европу приходится около 40 % глобальных установленных мощностей, и она останется доминирующим регионом благодаря стимулирующей политической поддержке за счет многочисленных водородных стратегий.
Государственная поддержка водородных проектов
Следствием возросшего интереса к проблемам экологии и связанного с ним интереса к «зеленому» водороду стало внедрение в национальные стратегии крупнейших стран планов по развитию и использованию водорода во всех сферах экономики. Механизмы углеродного урегулирования повышают конкурентоспособность производимого из природного газа без улавливания СО2 низкоуглеродного водорода по сравнению с «серым» (получаемым путем паровой конверсии метана). В свою очередь, переход к водородной энергетике, анонсированный рядом крупнейших стран мира, гарантирует производителям значительный спрос на водород в ближайшем будущем.
Развитие новых технологий в области водорода
Среди немаловажных факторов, способствующих реализации водородного перехода, необходимо отметить внедрение водорода в различные сферы экономики, включая сталелитейную промышленность, электрогенерацию, автомобильную отрасль и др. Отмечается, что двигатели на водородном топливе обладают рядом конкурентных преимуществ перед электродвигателями, уже вышедшими на этап коммерциализации, при использовании на крупнотоннажном транспорте. В крупнейших странах разрабатываются и реализуются крупные промышленные проекты по переходу к производству углеродно-нейтральной продукции (например, реализуемый компаниями LKAB, Vattenfall и Энергетическим агентством Швеции проект по производству углеродно-нейтральной стали на заводе шведской компании SSAB). Использование водорода в широком ряде отраслей позволяет ожидать более высокий спрос на него в будущем, что также будет способствовать росту интереса к развитию водородной энергетики.
По прогнозу МЭА, основанному на принятых правительствами стран стратегиях развития, к 2030 году доля энергии, генерируемой с использованием ВИЭ, вырастет более чем на 60 % относительно уровня 2019-го. В соответствии со сценарием устойчивого развития целью к 2030 году является увеличение объемов производимого водорода до 7,92 Мт/г (что предполагает среднегодовые темпы роста около 36 %).
Производственные мощности «зеленого» водорода к 2030 году, по оценке Водородного совета [10], достигнут 90 ГВт за счет роста числа электролизеров. Однако для достижения целевого показателя в 90 ГВт потребуется увеличить объем производственных мощностей, которые будут вводить в эксплуатацию ежегодно. По прогнозам Водородного совета, к 2050 году на долю водорода будет приходиться 18 % спроса на энергоносители. Ежегодно водородный сектор экономики (включающий продажи и самого водорода, и соответствующего оборудования) будет приносить 2,5 трлн долл. США выручки. Водородный совет отмечает не только экономическую, но и социальную значимость развития новой отрасли: к 2050 году будет создано 30 млн рабочих мест в водородном секторе. Также в отчете отмечается значительный рост конечного спроса на водород со стороны всех отраслей экономики (от электрогенерации до промышленности и транспорта) к 2050 году: по прогнозам организации, спрос в период с 2020 по 2050 год увеличится с 10 до 78 ЭДж. Ожидается, что к 2050-му водород может заменить более 10 млн баррелей в сутки нефти.
По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), к 2050 году объем производства «зеленого» водорода составит 19 ЭДж в год, что будет соответствовать 5 % конечного потребления энергоресурсов в мире. В соответствии со сценарием IRENA 1,5 °C, предусматривающим ограничение глобального потепления в XXI веке в пределах 1,5 °C, в 2050 году общий объем производства «зеленого» и «голубого» водорода составит 74 ЭДж (или 12 % от конечного потребления).
Анализ стратегических программ/планов развития водородной энергетики в зарубежных странах
Глобальная активизация усилий в пользу декарбонизации означает, что подавляющее большинство стран тем или иным образом установили общие цели в области возобновляемых источников энергии. Правительственные заявления, касающиеся водородной энергетики, с начала 2018 года включают введение различных целевых программ, направленных на устранение барьеров на пути разработки и коммерциализации водорода, а также стимулов, направленных на поощрение инвестиций в водородную промышленность.
Принятые меры политики включают:
— создание механизмов финансирования;
— выявление целей применения водорода;
— введение новых норм по механизмам субсидирования;
— создание инвестиционных фондов;
— введение налоговых льгот.
Как правило, эти меры реализуются для осуществления декарбонизации и обеспечения энергетической безопасности. Информация о хронологии введения государственных инициатив в области водородной энергетики по странам представлена в таблице 1.
Выводы
Водород постепенно трансформируется из специализированного промышленного элемента в стратегический энергоноситель, играющий важную роль в процессах глобального энергетического перехода. Несмотря на то, что основной объем спроса по-прежнему сосредоточен в традиционных секторах, наиболее динамичный рост формируется в транспортном секторе, энергетическом хранении, промышленном секторе. Анализ стратегических программ ведущих стран показал, что развитие водородной энергетики осуществляется в рамках комплексных политик, сочетающих климатические цели, индустриальное развитие и обеспечение энергетической безопасности. Ключевыми инструментами реализации выступают государственные субсидии, налоговые стимулы, механизмы контрактов на разницу стандартизации и формирование инфраструктуры транспортировки и хранения водорода.
Технологическое развитие водородной энергетики происходит по нескольким параллельным направлениям: масштабирование электролиза, развитие технологий хранения (криогенное, химическое, подземное), создание трубопроводной и морской инфраструктуры, внедрение топливных элементов в транспорте и промышленности. При этом существенными ограничениями остаются высокая капиталоемкость проектов, вопросы безопасности, проблемы водородного охрупчивания материалов и необходимость создания нормативной базы. Исследование лучших мировых практик показывает, что устойчивый рост водородной энергетики возможен при условии синхронизации технологического развития, государственной поддержки и формирования долгосрочного спроса со стороны промышленности и транспорта водорода. Таким образом, мировой опыт подтверждает, что водородная энергетика становится одним из ключевых элементов трансформации топливно-энергетического комплекса, а дальнейшее ее развитие будет определяться темпами технологических инноваций, снижением стоимости производства и созданием инфраструктуры транспортировки и хранения. Полученные результаты могут быть использованы при формировании национальных стратегий и разработке прикладных решений в сфере трубопроводного транспорта и энергетической инфраструктуры.
Использованные источники
1. Энергетический бюллетень. Трансграничное углеродное регулирование: вызовы и возможности. Выпуск № 98. Москва, 2021. URL: https://ac.gov.ru/uploads/2-Publications/energo/2021.pdf.
2. China pledges to become carbon neutral before 2060 // The Guardian. 2020. 22 Sept. URL: https://www.theguardian.com/environment/2020/sep/22/china-pledges-to-reach-carbonneutrality-before-2060.
3. Canada upgrades decarbonization plan. URL: https://ihsmarkit.com/research-analysis/canada-upgrades-decarbonization-plan-html.
4. Global Hydrogen Review 2021. Международное энергетическое агентство IEA // Официальный сайт IEA.org. URL: https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2021.
5 Hydrogen: Net Zero Emissions Guide, September 2023 // International Energy Agency (IEA). URL: https://www.iea.org/reports/hydrogen-2156.
6. МЭА. База данных проектов в области производства водорода и водородной инфраструктуры. URL: https://www.iea.org/data-and-statistics/data-product/hydrogen-production-and-infrastructure-projects-database.
7. Атлас российских проектов по производству низкоуглеродного и безуглеродного водорода и аммиака // Официальный сайт Минпромторга России. URL: https://minpromtorg.gov.ru/storage/797ced43-043d-4b4e-b72b-3d36984adbc7/documents/663f0df0-8439-4152-a8ea-2c4d0d36ffe4/008cee19-8ce0-4107-9013-74288ef21298.pdf.
8. Outlook for World Energy 2025, November 2025 // International Energy Agency (IEA). URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2025.
9. Towards the world’s first zero-emission commercial aircraft, Airbus // Официальный сайт Airbus.com. URL: https://www.airbus.com/en/innovation/zero-emission/hydrogen/zeroe.
10. Hydrogen Council // Официальный сайт Hydrogencouncil.com. URL: https://hydrogencouncil.com/.