Кузык Б. Н. - Россия. Стратегия перехода к водородной энергетике
Внимание к использованию водорода в качестве альтернативного вида топлива существует уже не одно десятилетие. К этим работам активно подключились ведущие индустриальные страны и крупные промышленные компании, что обусловлено как достигнутым за последнее время технологическим прогрессом в рассматриваемой области, так и привнесенными экономическими обстоятельствами, связанными с высокой ценой на ископаемые энергетические ресурсы, политическими аспектами формирования рынка энергоносителей.Не в последнюю очередь перспективы развития экологически чистой энергетики определяются загрязнением окружающей среды продуктами сгорания и прогнозируемыми изменениями климата в результате парникового эффекта.
Сегодня во всем мире растет беспокойство, вызванное энергоэкологическим кризисом. Мировая энергетика, базирующаяся на традиционных, невозобновляемых источниках угле, нефти и газе, во-первых, обходится слишком дорого, а во-вторых, становится все более опасной для человечества.
Она оказывает вредное воздействие на природу, на все живое, вызывая изменения климата, мутации, болезни.
Выход из кризиса лежит на пути развития новых технологий. Приходит время экологически чистых источников энергии и ведущее место среди них может занять водородное топливо. Над его освоением российские и зарубежные специалисты работают еще с 70-х годов прошлого века.
Правда, наша страна на время утратила здесь лидирующую роль, но теперь быстро наверстывает упущенное.
Национальная научно-инновационная программа Водородная энергетика на период до 2050 г., проект которой представлен в книге, в сущности, открывает перед нами новый формат будущего. Каким оно видится российским ученым?
Это должно быть устойчивое социально-экономическое развитие в гармонии с природой, которое обеспечит каждому человеку достойную жизнь.
Конечно, путь к этому не простой и не близкий. Развитие новой энергетики не начнется сразу и повсеместно. Инновации еще до их внедрения будут проверяться на практике самым строгим образом: водород все-таки небезопасен, надо уметь им пользоваться.
Затем новая энергия придет в регионы и отрасли пионерного освоения. Иначе говоря, туда, где в ней есть особая нужда, где для этого созрели условия.
В городах появятся автомобили на топливных элементах, которые не будут загрязнять атмосферу. На фермах, в больницах и школах, в ЖКХ войдут в жизнь автономные водородные энергоустановки, особенно необходимые в отдаленных регионах.
Все это видится за разделами книги, написанной российскими учеными, разработчиками программы. Полагаю, она найдет живой отклик не только в научных и деловых кругах нашей страны, но и среди молодежи, технической и гуманитарной.
Молодежь более восприимчива к новым идеям, она уже сейчас начинает включаться в число деятельных участников водородной программы стремительно и с фантазией.
Программа заслуживает внимания всех уровней власти от федерального до муниципального. И конечно, требует более активного участия со стороны бизнеса.
Необходимы, по примеру других экономически развитых стран, крупные бюджетные и частные вложения. Потребуется также принятие законов, обеспечивающих благоприятный климат для будущих инноваций.
ВВЕДЕНИЕ
В последние несколько лет, в условиях развертывания глобального энергоэкологического кризиса, становится все более очевидным, что ключевым направлением научно-технологического переворота первой половины XXI в. является энергоэкологическая революция. Ее стержень переход от ископаемого топлива к альтернативным энергоисточникам, в том числе водородной энергетике, базирующейся на практически неисчерпаемом и экологически чистом источнике энергии.
Водородная энергетика обеспечит более высокие и устойчивые темпы экономического развития, уменьшит угрозу необратимых изменений климата.
Толчком для развертывания исследований в области водородной энергетики стал мировой энергетический кризис начала 1970-х годов. Однако основой энергетической политики авангардных стран долгосрочные водородные программы стали лишь с 2003 г., после встречи на высшем уровне в Йоханнесбурге (2002 г.), где энергетические проблемы заняли центральное место, а также вследствие скачкообразного роста мировых цен на топливо и вступления в силу Киотского протокола.
В России исследования в области водородной энергетики проводились на мировом уровне до 1990-х годов, затем в ходе неолиберальных рыночных реформ государственная поддержка этих перспективных разработок была практически прекращена. Лишь с конца 2003 г., после подписания соглашения между Российской академией наук и горно-металлургической компанией Норильский никель и утверждения
Комплексной программы поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам, эти исследования были возобновлены и ведутся широким фронтом. Однако государственная поддержка исследований в области водородной энергетики минимальна и технологическое отставание России от авангардных стран в этой области не преодолено.
Чтобы преодолеть это отставание и повысить роль государства в осуществлении современного научно-технологического переворота, Институт экономических стратегий, Международный институт П. Сорокина Н. Кондратьева, кафедра теории и практики государственного регулирования рыночной экономики Российской академии государственной службы (РАГС) при Президенте РФ подготовили научный доклад и концепцию формирования Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 г. Доклад был опубликован и обсужден на Междисциплинарной дискуссии в РАГС 30 марта 2005 г.
Авторы доклада опирались на теорию и методологию инновационного развития, изложенную в монографии Б.Н. Кузыка и Ю.В.
Яковца Россия-2050: стратегия инновационного прорыва, на опыт разработки долгосрочных программ в области водородной энергетики в Европейском союзе, США, Японии и других странах, а также на советский опыт реализации плана ГОЭЛРО, ракетно-ядерных и космических программ.
С момента публикации научного доклада за прошедшие два года в мире произошли по крайней мере три события, которые побудили нас подготовить настоящую монографию и представить ее на Международной выставке в Ганновере (апрель 2007 г.) и на XX Всемирном энергетическом конгрессе (Рим, ноябрь 2007 г.).
Во-первых, на саммите Группы восьми (G8) в Санкт-Петербурге в июле 2006 г. обсуждался вопрос глобальной энергетической безопасности и был принят Санкт-Петербургский план действий по глобальной энергетической безопасности. Два пункта этого плана (21-й и 26-й) имеют непосредственное отношение к водородной энергетике. Пункт 26 гласит: Мы поддерживаем переход к водородной экономике, в том числе в рамках Международного партнерства по водородной экономике (IPHE).
Важнейшим элементом этих усилий должна стать разработка единых международных стандартов в области развития коммерческой водородной энергетики, инфраструктуры и соответствующих мер безопасности. И часть пункта 21, относящегося к эффективности и энергосбережению на транспорте, гласит: Интенсифицировать научные исследования для разработки транспортных средств, разработанных на бензине, водородном топливе и водородных топливных элементах для содействия созданию водородной экономики. Тем самым водородная энергетика и водородная экономика получили высшее международное признание как перспективные направления развития глобальной энергетики в XXI в.
Среди глобальных энергетических проблем на саммите были отмечены: возрастающий спрос на энергоресурсы (по оценкам, он увеличится к 2030 г. в полтора с лишним раза, притом приблизительно на 80% будет удовлетворяться за счет ископаемого топлива, запасы которого ограничены); высокие и неустойчивые цены на нефть; растущая зависимость многих стран от импорта энергоносителей (добавим, России от их экспорта); потребность в огромных инвестициях во все звенья энергетической цепочки; необходимость защиты окружающей среды и решения проблемы климатических изменений. Саммит указал также на необходимость разработки среднесрочных и долгосрочных прогнозов спроса на энергоресурсы. Основные контуры такого прогноза намечены в опубликованном в конце 2006 г. Интегральном прогнозе инновационнотехнологической и структурной динамики экономики России
на период до 2030 года. Материалы соответствующего раздела прогноза использованы в этой книге.
Во-вторых, в 2005 г. создана Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты (НИК НЭП). Она фактически стала управляющей компанией по программе Водородная энергетика и действует в тесном сотрудничестве с ГМК Норникель и Российской академией наук. Компания занялась оценкой, отбором и реализацией перспективных научно-исследовательских и опытно -конструкторских проектов в области водорода и водородных топливных элементов, приняла участие в нескольких международных выставках, установила контакты с рядом зарубежных компаний, действующих в этой сфере. На заседании НТС компании 12 декабря 2006 г. был заслушан доклад первого заместителя генерального директора НИК НЭП В.А.
Пивнюка О стратегии научно-технического и производственно-технологического развития ООО Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты" и продвижении на российский рынок водородных технологий и топливных элементов. Этот доклад в доработанном виде помещен в качестве 3-й главы настоящей книги, равно как и программа на 2007 2012 гг. и этапы работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы. Кроме того, в Приложении 1 впервые публикуется доработанный проект Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 г.
Все это свидетельствует о том, что Россия начинает преодолевать сложившееся в прошлом отставание в развитии альтернативной энергетики и со временем имеет шанс стать лидером в некоторых ее направлениях.
В-третьих, активизировалась работа по созданию кадрового и информационного обеспечения становления водородной энергетики, которую проводит Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) (МИРЭА) совместно с химическим факультетом МГУ им. М.В.
Ломоносова, другими вузами и в сотрудничестве с Национальной ассоциацией водородной энергетики и Российской академией государственной службы при Президенте РФ. Регулярно организуются научные конференции по этой проблематике, создан молодежный водородный клуб, издается журнал Водородный всеобуч.
Вопросы развития водородной энергетики широко отражаются на интернет-сайтах. Такой подход отвечает требованиям, сформулированным Группой восьми в Санкт-Петербурге (июль 2006 г.) при обсуждении вопроса Образование для инновационных обществ в XXI веке: Образование составляет основу прогресса человечества.
Социально-экономическое процветание в XXI веке зависит от способности стран обеспечивать образование всех членов общества, чтобы дать возможность каждому человеку преуспеть в стремительно меняющемся мире. Инновационное общество готовит граждан жить в условиях быстрых перемен.
Мы будем способствовать формированию глобального инновационного общества посредством развития и интеграции всех трех элементов треугольника знаний (образование, исследования и инновации), крупномасштабного инвестирования в человеческие ресурсы, развития профессиональных навыков и научных исследований, а также путем поддержки модернизации систем образования, чтобы они в большей мере соответствовали потребностям глобальной экономики, основанной на знаниях.
В этом документе саммита отмечается необходимость сотрудничества на международном уровне путем создания инновационных альянсов для формирования критической массы научно-технических знаний и трудовых ресурсов, необходимых для развития информационных обществ. По сути дела, такой инновационный альянс в области водородной энергетики и создается в России.
В его составе НИК НЭП, ГМК Норникель, РАН, РАГС, МИСК, МИРЭА, МГУ, ряд институтов РАН и других ведомств, а также представители некоторых зарубежных университетов и компаний. Деятельность альянса реализует принцип инновационного партнерства государства, бизнеса, науки и образования.
В документах Группы восьми содержится также призыв более эффективно использовать в образовании информационно-коммуникационные технологии, которые играют решающую роль в деле образовательных потребностей высокотехнологичной экономики. Поэтому в данную книгу включена глава о кадровом и информационном обеспечении освоения и развития водородной энергетики.
К книге прилагается видеокомпакт-диск, посвященный водородной энергетике.
Книга издается как на русском, так и на английском языке, размещается в Интернете на сайте и тем самым станет доступной самому широкому кругу ученых, специалистов, преподавателей, студентов и учащихся, интересующихся проблемами водородной энергетики.
Мы надеемся, что книга будет способствовать формированию поколения, которое практически освоит водородную энергетику, преодолеет угрожающий будущему планеты глобальный энергоэкологический кризис и создаст глобальное инновационное общество, основанное на знаниях.
Стоит отметить новые положения, представленные в этой книге:
- раскрытие содержания энергоэкологической революции первой половины XXI в. и обоснование необходимости реализации Национальной программы, позволяющей концентрировать ресурсы государства и бизнеса на ключевом направлении научно-инновационного прорыва: формировании шестого экономического уклада;
- долгосрочный (до 2050 г.) горизонт программы, позволяющий в оптимальные сроки пройти последовательные стадии научной разработки и инновационного освоения ключевого направления научно-технологического переворота, трансформирующего энергосистему и экономику;
- формирование инновационного партнерства государства, научного сообщества, образования, бизнеса и гражданского общества для осуществления научно-технологического прорыва;
- ориентация на международное сотрудничество в реализации программы с заинтересованными странами СНГ, Европейским союзом, США, Японией, Китаем и другими странами на создание международного инновационного альянса;
- обобщение накопленного опыта и определение перспектив кадрового и информационного обеспечения прорыва к водородной энергетике с целью активизировать участие в нем следующего поколения.
Мы искренне благодарны ученым, которые откликнулись на нашу просьбу и представили свои разделы книги. Это к.т.н.
A. А. Дагаев (гл. 2); В.А. Пивнюк (разд. 3.1 3.4); д.э.н., академик РАЕН А.Н.
Фоломьев, д.э.н., член-корр. РАЕН К.И.
Плетнев, к.э.н. О.В. Иванов; д.э.н., академик РАЕН А.В. Тодосийчук, к.э.н.
Г.В. Бромберг (гл. 4); д.ф.-м.н., член-корр. РАН А.С.
Сигов, д.и.н.
B. В. Шинкаренко, д.х.н. А.А. Евдокимов, к.т.н. Ю.А.
Котляр, д.т.н. В.М.
Лазарев, к.ф.н. П.Б. Шелищ, к.х.н. В.В.
Васекин (гл. 5); д.э.н., член-корр. РАЕН В.И.
Чалов, д.и.н. В.В. Шинкаренко (разд.
6.1 6.3); д.э.н., академик РАЕН В.И. Кушлин и к.э.н. О.В. Симагина (разд.
6.4).
Включен также опубликованный в докладе 2005 г. материал ныне ушедшего от нас д.ф.-м.н., академика РАЕН Л.В. Лескова (разделы 1.5 и 4.1.1).
Тенденции динамики энергосектора в мире и России
Энергетика является одним из главных факторов экономического роста, повышения производительности труда и улучшения качества жизни населения. В состав энергосектора (рис.1.1) входят топливно-энергетический комплекс (разведка, добыча, переработка, транспортировка топлива; производство и поставка потребителям электрической и тепловой энергии), обслуживающие его отрасли (разработка и производство машин, оборудования и материалов для топливно-энергетического комплекса, коммерческое обслуживание, подготовка кадров и т. п.), а также все отрасли и домашние хозяйства, потребляющие топливо и энергию, осуществляющие ее экспорт и импорт. Энергосектор в таком широком его понимании охватывает всю национальную экономику и ее внешние связи, а глобальный энергосектор мировую экономику.
Разведка минерального топлива
Энергетика, как и другие сектора экономики, развивается на основе циклично-генетических закономерностей. В ее динамике отражаются все фазы долгосрочных и сверхдолгосрочных циклов (зарождение, освоение, распространение, зрелость, стагнация, кризис), смена технологических укладов (примерно раз в полвека) и технологических способов производства (раз в несколько столетий). Энергетические революции происходили в прошлом (освоение угля и парового двигателя, появление и распространение нефтетоплива и электроэнергии фундамента третьего технологического
уклада), в середине ХХ в. (распространение газового топлива и атомной энергии видов энергии, характерных для четвертого технологического уклада). Переход от четвертого к пятому укладу ознаменовался мировым энергетическим кризисом 1970-х годов, который стимулировал поиск альтернативных ископаемому топливу источников энергии.
В начале XXI в. началась постепенная, глубокая трансформация энергосектора, закладываются основы энергоэкологического способа производства постиндустриально-ноосферного типа.
Необходимость перемен в энергосекторе объясняется тем, что сегодня уже исчерпаны или серьезно истощены лучшие месторождения ископаемого топлива фундамента современной энергетики. По данным академика Н.П.
Лаверова, потребление коммерческих энергоресурсов в мире увеличилось в ХХ в. в 15 раз и достигло 15 млрд т у. т. в год (из них нефти 40%, угля 27, газа 23, атомной энергии 7, возобновляемых источников гидроэнергии, солнечной и ветровой 3%)1. В результате значительно возросла стоимость ископаемого топлива. Ситуация будет развиваться в том же направлении еще как минимум четверть века, хотя темпы роста потребления первичной энергии несколько снизятся (рис.
1.2, 1.3). Согласно прогнозу энергетической администрации США, объем потребления первичных энергоресурсов во всем мире к 2025 г. достигнет 22 млрд т у. т. при среднегодовых темпах прироста 1,9% (в том числе в Китае 3,5%, Индии 3,2%).
Доля природного газа в общей структуре энергопотребления возрастет до 28,4%, а атомной энергии сократится до 4,5% (рис. 1.4). Глобальный энергетический кризис будет нарастать и углубляться, а ископаемое топливо
непрерывно дорожать (при неизбежных колебаниях мировых цен), что расширит экономические границы использования альтернативных, возобновляемых источников энергии и увеличит их долю в структуре энергопотребления.
Подлинная энергетическая революция развернется во второй четверти XXI в. (рис. 1.5).
Радикально изменится структура первичных источников энергии: за счет альтернативных и возобновляемых источников энергии сократится доля нефти и других ископаемых видов топлива. Переворот охватит и сферу потребления энергопродуктов, в результате спрос на эти ресурсы сначала перестанет так быстро нарастать, а к концу века абсолютно сократится.
В результате энергореволюции появится возможность преодолеть нарастающий глобальный экологический кризис, причиной которого является загрязнение атмосферы стацио-
Рис. 1.5. Прогноз изменения доли основных видов энергосырья в обеспечении мирового энергопотребления
нарными (предприятия) и индивидуальными (транспорт) энергоустановками. По данным Всемирного банка, если темпы роста потребления ископаемого топлива и объемов выбросов СО2 в атмосферу не снизятся, то к началу XXII в. средняя температура на Земле увеличится на 37С, что станет причиной необратимых изменений климата (рис.
1.6). Только значительное сокращение объемов использования ископаемого топлива позволит с 2020 г. стабилизировать общий объем выбросов углекислого газа в атмосферу, а с 2050 г. постепенно уменьшать загрязнение атмосферы.
Современная энергетическая революция неразрывно связана и будет происходить одновременно с экологической революцией, энергосектор приобретет ноосферный характер. Поэтому правомерно говорить о глобальной энергоэкологическойреволюции XXI в., которая изменит лицо планеты.
А. Сценарий интенсивного использования ископаемого топлива
Б. Сценарий дружественного отношения к климату
Рис. 1.6. Сценарии интенсивного использования ископаемого топлива и дружественного отношения к климату (19902100 гг.)
Позиция России в глобальном энергосекторе неоднозначна и противоречива. С одной стороны, страна располагает крупнейшими разведанными запасами угля, природного газа, нефти и может не только удовлетворять собственные потребности в этих видах топлива, но и в значительных объемах поставлять их на экспорт, получая при высоких мировых ценах мировую горную ренту. Она в такой ситуации становится основным источником доходов госбюджета и сверхприбылей нефтегазовых компаний. С другой стороны, объем экспорта топлива непрерывно увеличивается (в 2004 г. он составил половину всего российского экспорта, тогда как среднемировой показатель равняется 8%, у стран с низкими доходами 28%, а у богатых стран 5%)', а доходы от горной ренты концентрируются в валютном резерве Центробанка, Стабилизационном фонде правительства, на счетах нефтегазовых олигархов и в малой доле направляются на модернизацию и инновационное обновление экономики страны.
Растущие потребности национальной экономики в энергоресурсах удовлетворяются не полностью, что тормозит экономический рост. В 20002004 гг. объем экспорта нефти и нефтепродуктов увеличился с 208 до 340 млн т, природного газа со 194 до 200 млрд м3; доля экспорта в добыче нефти достигла 56%, газа 32%2.
Энергосектор России работает с низкой эффективностью: в 2003 г. производство ВВП по ППС на единицу использованной энергии в нефтяном эквиваленте составило 1,9 долл., тогда как среднемировой показатель равен 4,7 долл., а в странах с высоким доходом 5,2 долл. Объем выбросов СО2 на душу населения составил в 2002 г. соответственно 9,9; 3,9 и 12,8 кг, на 1 долл.
ВВП соответственно 1,3; 0,5 и 0,5 кг3. Мировой энергоэкологический кризис.
Цели, задачи и основные этапы реализации Программы «Водородная энергетика»
Если нынешние тенденции развития энергосектора в условиях развертывающегося в мире научно-технологического переворота (включающего глобальную энергетическую революцию) сохранятся, Россия со временем превратится в инновационно-технологическое захолустье, станет для развитых стран и ТНК лишь поставщиком топлива и сырья и рынком сбыта готовой продукции. Уже сейчас в России начинает ощущаться растущий дефицит электроэнергии, что тормозит экономический рост.Когда же доступные богатые запасы нефти и газа будут в основном исчерпаны, процессы их добычи и транспортиров-
ки значительно подорожают, а цена топлива на мировых рынках снизится, поскольку развитые страны в основном будут использовать водород и другие альтернативные источники энергии, в России неминуем энергоэкологический и экономический кризис.
1.2.2. Состояние работ в области водородной энергетики
Еще в сентябре 1941 г. в блокадном Ленинграде было создано и зарегистрировано устройство для использования водорода в качестве автомобильного топлива и впервые в мире начато его массовое применение. В Великую Отечественную войну около 700 автомобилей, поддерживая водородные аэростаты ПВО Ленинграда и Москвы, работало на водородном топливе.
С середины 1970-х годов СССР активно включился в исследования в области водородной энергетики: их проводили специалисты нескольких академических институтов, а в Донецком политехническом институте открылась проблемная лаборатория водородных технологий. Водород в качестве топлива применялся в некоторых промышленных процессах, при освоении космоса, на воздушном транспорте.
Однако в 1990-е годы эти работы были свернуты.
Лишь с конца 2003 г., когда Президиум РАН и горнометаллургическая компания Норильский никель заключили соглашение и была утверждена Комплексная программа поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам (ГМК Норникель выделяет на программу 40 млн долларов в год), исследования и практические работы по этой тематике возобновились. В них принял участие ряд академических и отраслевых институтов и вузов России, Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ).
Однако государство почти не оказывало поддержки важнейшему направлению инновационно-технологического прорыва, тогда как авангардные страны выделяют огромные средства на его развитие. Так, сенат США принял решение о том, что в течение пяти лет в эту сферу направится 1,7 млрд долларов из бюджета, а еще порядка 5 6 млрд составят инвестиции частных компаний.
В Европейском союзе на эти цели будет потрачено 2 млрд евро; в Японии 4 млрд долларов (в течение 20 лет).
С 2005 г. работы в области водородной энергетики в России существенно расширились. Подготовлен ряд проектов, организованы выставки, создана и активно работает национальная инновационная компания Новые энергетические проекты. Проведена междисциплинарная дискуссия и опубликована монография На пути к водородной энергетике. НАВЭ развернула разработку концепции Национальной программы водородной экономики, включающей вовлечение в проблематику энергоэкологической безопасности наиболее активных социальных слоев, проведение водородного всеобуча.
МИРЭА и МГУ им. М.В.
Ломоносова создают научно-образовательный центр Соколиная Гора, содействующий развитию водородной экономики. Здесь возникла молодежная организация нового типа международный водородный клуб, охватывающий молодых ученых, аспирантов, студентов и школьников.
Руководством страны поставлены стратегические задачи по инновационной трансформации энергетики, в том числе и на базе водородной энергетики.
1.2.3. Сценарии развития в России водородной энергетики
Четко вырисовываются два возможных сценария участия России в глобальной энергоэкологической революции.
Инерционный сценарий: если государство по-прежнему не будет поддерживать проекты, способствующие инновационному прорыву в области водородной энергетики, Россия неизбежно окажется на периферии глобальной энергоэкологической революции, и экологический и экономический кризисы в перспективе неминуемы, когда будут исчерпаны лучшие нефтегазовые месторождения и снизятся мировые цены на нефтетопливо.
Сценарий инновационно-энергоэкологического прорыва базируется на том, что государство, научные организации, мощные промышленные и финансовые корпорации объединят свои усилия, направив их на ускоренную разработку и освоение в крупных масштабах ключевых направлений производства, транспортировки, хранения, обеспечения безопасности водородного топлива и топливных элементов, их эффективное применение в различных секторах экономики, освоение инновационных рыночных ниш на основе инновационного партнерства государства, бизнеса, науки и образования. Необходимо активно сотрудничать с заинтересованными странами СНГ и другими государствами, чтобы в перспективе стать одним из лидеров глобальной энергоэкологической революции.
Стратегическим инструментом воплощения этого сценария в жизнь является разработка и последовательная реализация национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика при активной поддержке гражданского общества.
1.3. Необходимость и преимущества Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика
1.3.1. Необходимость Национальной программы
Уже стало традицией, что стратегические социально-экономические, научно-технические, инновационные, экологические и другие проблемы в России решаются с помощью федеральных целевых программ. Перечень программ, финансируемых за счет федерального бюджета, ежегодно утверждается и публикуется в качестве одного из приложений к федеральному бюджету.
Однако у федеральных целевых программ есть несколько существенных недостатков: объем финансирования по ним недостаточен и ежегодно пересматривается, они носят в основном ведомственный (либо региональный) характер, не создана четкая система управления и ответственности исполнителей за конечный результат.
Исторический опыт СССР и России (план ГОЭЛРО, программы создания ракетно-ядерного щита, освоения космического пространства, реализации национальных проектов социального характера в современной России), так и других ведущих стран мира (программы Аполлон и Союз Аполлон в США, современные водородные программы в США и Европейском союзе) доказывает: инновационный прорыв возможен только на основе масштабных программ, проводимых по инициативе и при непосредственном участии государства, при активном содействии частного бизнеса и широком привлечении научного сообщества, инже-неров-практиков, талантливой молодежи, системы профессионального образования.
Энергоэкологическая революция пронизывает практически все сектора экономики. Для того чтобы она осуществилась, необходима концентрация значительных интеллектуальных, финансовых и материальных ресурсов как государства, так и бизнеса.
Именно на это нацелена национальная научно-инновационная программа Водородная энергетика.
1.3.2. Особенности и преимущества национальных программ и проектов
Национальные программы и проекты имеют неоспоримые преимущества по сравнению с федеральными целевыми научно-техническими и инновационными программами.
Первое. Если объектом целевой программы является какое-либо направление техники (технологии), отрасль или регион, то национальная программа ориентирована на трансформацию всей экономики под определенным углом зрения.
Так, объектом программы Водородная энергетика является весь энергосектор страны и его взаимосвязи с другими секторами экономики и с глобальным энергосектором: структура производства и потребления энергии, технологии энергоснабжения и энергосбережения, энергорынок, производство соответствующего оборудования, подготов -ка персонала, нормативно-правовая база энергосектора, информационное обеспечение инновационного прорыва. По сути дела, речь идет о формировании водородной экономики, как было отмечено в документе саммита Группы восьми в Санкт-Петербурге.
Второе. Федеральные целевые программы обычно разрабатываются на 510 лет вперед, тогда как национальные на более длительный срок. Произвести быстрые преобразования во всех сферах энергопроизводства и энергопотребления невозможно, а смена поколений техники (технологий) и технологических укладов растягивается на годы и десятилетия.
Поэтому горизонт Национальной программы Водородная энергетика охватывает период до 2050 г. (как это предусмотрено водородной технологической платформой Европейского союза).
Третье. В отличие от целевых программ одного уровня (федерального или регионального), национальная программа Водородная энергетика носит иерархический характер.
Она обеспечивает слаженное взаимодействие производства и науки, инновационное освоение достижений последней не только на общенациональном, но и на региональном уровне, а также позволяет наладить сотрудничество со странами СНГ и дальнего зарубежья, которые внедряют у себя аналогичные научно-инновационные программы.
Четвертое. Федеральные целевые программы чаще всего финансируются из бюджета, а национальная программа по водородной энергетике строится на началах партнерства, объединения усилий государства, науки, образования и бизнеса. И если на стартовом этапе основным инвестором все же остается государство, то затем неуклонно возрастает финансовое участие в программе (а значит, и ответственность за ее реализацию) частных корпораций и иностранных инвесторов.
Немаловажным условием является то, что средства должны выделяться не на один год, а на весь период осуществления проектов.
Пятое. В отличие от целевых программ, которые, как правило, имеют аморфную структуру управления и не обеспечивают реальную ответственность за результат ни государственного заказчика (федерального или регионального органа), ни головного исполнителя, национальная программа базируется на четкой современной и эффективной системе управления. Программа ориентирована на конечный результат и включает три обязательных элемента:
- заказчиков (Правительство РФ, по отдельным подпрограммам министерства, агентства, региональные органы, а также корпорации по отдельным конкретным проектам), ответственных за формирование заказов, выделение средств, оценку результатов работы и их практическое использование;
- научных руководителей самой Программы, ее подпрограмм, проектов. Ученые несут ответственность за разработку технологий и сопровождение проектов, за научно-технологический уровень результатов; они же осуществляют авторский надзор в процессе внедрения технологий;
- управляющую компанию по программе и исполнителей (директоров) подпрограмм, проектов. Исполнители получают заказ и ресурсы на его выполнение, организуют все работы и сдают их межведомственной комиссии в целом и по этапам (подпрограммам, проектам).
При этом все элементы, ориентированные на конечный результат, включаются в единую информационную сеть, которая обеспечит действенный контроль со стороны гражданского общества над реализацией Программы, ее экологическими и социально-экономическими последствиями.
Шестое. Итогом выполнения целевой программы является экономический, социальный, экологический эффект в одной отрасли, секторе или регионе, а национальной программы во всей стране.
Кроме того, госприемка завершенных целевых программ зачастую не производится, а их результаты не оцениваются, что создает условия для нецелевого использования или расхищения выделенных средств. Напротив, качество выполнения этапов Национальной программы и отдельных проектов может быть оценено по четким параметрам, сопоставляемым с цифрами, заданными при формировании государственного заказа: доля водородного топлива в энергетическом балансе страны, объемы выбросов вредных веществ в окружающую среду, уровень энергосбережения, прирост производительности труда и объема ВВП и т. п.
Аналогом для выработки механизма реализации Национальной программы может служить механизм выполнения принятых по инициативе Президента РФ четырех национальных проектов социального характера, с каждым из которых водородная программа связана предметно.
Цели, задачи и основные этапы реализации Программы Водородная энергетика
2.1. Цели Национальной программы2.1.1. Требования к системе целей Национальной программы
Конечные и промежуточные цели Программы должны быть четко сформулированы, количественно определены и взаимоувязаны. Необходимо построить древо целей Программы исходя из следующих требований:
- основных параметров (показателей) реализации Программы в целом, отражающих ее генеральную цель, должно быть немного, они не могут внутренне противоречить друг другу и отражают конечные народнохозяйственные результаты выполнения Программы;
- учитывая длительность сроков выполнения Программы, эти конечные параметры необходимо разбить по нескольким временным промежуткам (этапам выполнения Программы), с тем чтобы можно было контролировать ее выполнение и в случае необходимости вносить коррективы;
- поскольку Программа имеет сложный и многоуровневый характер, конечные параметры необходимо определять по каждой подпрограмме, каждому проекту, соизмеряя и согласуя их с параметрами генеральной цели;
- необходимо жестко контролировать процесс реализации Программы и отдельных ее этапов, следить за тем, насколько эффективно используются выделенные средства, в случае существенного изменения внутренних и внешних условий реализации Программы корректировать систему ее целей и структуру либо вовсе прекращать работу над отдельными проектами, если выясняется, что они бесперспективны.
2.1.2. Генеральная цель Программы Водородная энергетика в первом приближении может быть сформулирована следующим образом: Разработать и инновационно освоить принципиально новые технологии производства, безопасного хранения, транспортировки и использования в различных секторах национальной экономики водородного топлива и топливных элементов, с тем, чтобы доля этого вида топлива в балансе энергопотребления России увеличилась до 3% к 2020 г., 10% к 2030 г. и 30% к 2050 г. Обеспечить на этой основе относительное сбережение ископаемого топлива и уменьшение объемов выбросов парниковых газов в атмосферу из стационарных и передвижных источников на 3% к 2020 г., 10% к 2030 г. и 25% к 2050 г. Увеличить за счет внедрения данной Программы долю в среднегодовом приросте ВВП 0,5% к 2020 г., 10% - к 2030 г. и 20% - к 2050 г..
Следует четко осознавать, что до 2010 г. реализация Программы не может принести существенных результатов, однако уже к 2020 г. выгода от ее воплощения в жизнь станет очевидной.
2.1.3. Промежуточные цели Программы вытекают из ее генеральной цели. В рамках Программы необходимо:
- достичь промышленного уровня производства водородного топлива на АЭС и ГЭС. Задействуя эти и другие источники для производства водородного топлива в объемах, достаточных для проведения экспериментальных работ и для повышения его доли в балансе энергопотребления до показателей, обозначенных в генеральной цели Программы;
- разработать системы хранения и транспортировки водородного топлива от производителей к потребителям. Наладить выпуск автономных энергоустановок и заправочных станций в количестве, достаточном для того, чтобы обеспечивать водородным топливом транспортные средства, работающие на нем (автомобили, скутеры, суда, самолеты и т. п.) и коммунальную энергетику в отдаленных регионах;
- разработать и организовать промышленное производство топливных элементов для автономных энергоустановок и передвижных и стационарных механизмов, работающих на водородном топливе и использующихся в различных секторах экономики, прежде всего в коммунальной энергетике;
- довести уровень потребления водородного топлива и топливных элементов:
- в автомобилях: до 0,5% к 2010 г., 5% к 2020 г., 20% к 2030 г. и 45% к 2050 г.;
- в судах речных и морских: в 1% по дедвейту к 2020 г., 5% - к 2030 г., 15% - к 2050 г.;
- в воздушных судах: до 2% к 2030 г. и 15% к 2050 г.;
- в энергоустановках для жилищно-коммунального хозяйства: до 10% к 2020 г., 25% к 2030 г. и 40% к 2050 г.
- в портативных источниках энергии: до 5% к 2020 г., 20% к 2030 г. и 45% к 2050 г.;
- решить проблему безопасности производства, хранения, заправки, использования, создать систему стандартов и нормативов, механизм контроля за их выполнением;
- снизить себестоимость производства топливных элементов против достигнутого в 2005 г. уровня в 23 раза к 2010 г., 4 5 раз в 2020 г., 67 раз к 2030 г., 89 раз к 2050 г., водорода в 1,31,5 раза к 2010 г., 1,82 раза в 2020 г., 2,52,8 раза в 2030 г. и 3,23,5 раза к 2050 г.;
- обеспечить подготовку и переподготовку в необходимых масштабах исследователей, инструкторов, инженеров, технологов, квалифицированных рабочих, менеджеров для производства, освоения и эксплуатации водородного топлива и топливных элементов по программе и проектам;
- привести в действие систему водородного всеобуча, включающего массовое обучение основам использования экологически чистых видов энергетики, прежде всего водородной, в прямой связи с решением важнейших энергоэкологических проблем муниципалитетов, регионов и всей страны;
- разработать и привести в действие информационную сеть, которая обеспечит эффективный контроль со стороны гражданского общества над реализацией Программы и ее последствиями.
Древо целей Программы представлено на рис. 2.
2.2. Задачи Национальной программы Водородная энергетика
2.2.1. Комплекс задач Национальной программы вытекает из системы ее целей и обеспечивает конкретные пути их
достижения по этапам реализации Программы. Цели и задачи Программы служат ориентирами при определении ее функциональной и обеспечивающей структуры.
2.2.2. Система задач Программы, необходимых для достижения ее целей, включает три взаимосвязанных между собой блока:
- исследовательский комплекс фундаментальных и прикладных исследований, опытно-конструкторских работ и технико-экономических расчетов, призванных решить проблемы производства, хранения, транспортировки и использования водородного топлива, производства и применения топливных элементов и энергоустановок в различных секторах экономики. Первый блок является важнейшим на начальных этапах реализации программы в силу глубины трансформаций и наукоемкости технологий, относящихся к шестому технологическому укладу;
- инновационный освоение производства и применения водородного топлива и топливных элементов на основе базисных инноваций во всех подходящих для этого отраслях, секторах экономики и регионах страны (прежде всего в коммунальной энергетике, на транспорте и в портативных электронных устройствах). Значение этого блока и его доля в инвестициях будут возрастать при переходе к последующим этапам Программы;
- управленческий формирование нормативно-правового, организационно-экономического и управленческого механизма разработки и реализации Национальной программы Водородная энергетика, ее подпрограмм и проектов, включая вопросы создания и функционирования управляющей компании, подготовки и переподготовки кадров, информационного обеспечения, освоения водородной энергетики в регионах России и международного сотрудничества в этой сфере. Задачи этого блока необходимо решать с самого начала его формирования, однако их состав и характер выполнения будут меняться на различных этапах выполнения Программы.
Все три блока задач (исследовательский, инновационный, управленческий) должны быть связаны с общей информационной периферией (ИП), работающей в целом на программу со стороны гражданского общества. ИП должна отражать на международном, общероссийском, региональном и муниципальном уровнях социально-экономические, экологические и политически-правовые аспекты развития водородной энергетики в России, составляя основу общественного мониторинга реализации Программы на всех ее этапах.
Этапы реализации Программы
2.3.1. Этапность разработки и реализации Программы.Поскольку Программа рассчитана на долгосрочную перспективу, имеет высокий уровень неопределенности, ее задачи сложны, а исследовательские и инновационные риски велики, необходимо предусмотреть несколько этапов ее реализации, а также возможность вносить коррективы в ходе ее выполнения.
2.3.2. Первый этап (20062010 гг.). Основным направлением реализации Программы являются проекты первого блока исследовательского, а также управленческого.
Должны быть проведены фундаментальные и прикладные НИР и ОКР по широкому кругу направлений и проектов в области производства, транспортировки, хранения, применения водородного топлива, проектирования, выпуска и эффективного использования топливных элементов. Одновременно необходимо произвести маркетинговые исследования и технико-экономические расчеты, с тем, чтобы определить наиболее эффективные методы производства и области применения водородного топлива и топливных элементов (инновационные ниши на внутреннем и внешнем рынках). Управляющей компании следует очертить круг инновационных проектов I очереди и решить вопросы их финансирования, 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 нормативно-правовой и организационно-экономический механизм реализации Программы, формируется система управления, начинается целевая подготовка кадров.
Создаются демонстрационные образцы приборов и установок и представляются на международных выставках. Разрабатывается и начинает осуществляться концепция подготовки кадров для водородной энергетики.
Формируется общественное мнение о необходимости перехода на водородную и другие экологически чистые виды альтернативной энергетики. Разрабатывается и апробируется концепция водородного всеобуча и информационной периферии (ИП) Программы.
Осуществляется информационное обеспечение первого этапа реализации Программы и развития водородного всеобуча в связи с осуществлением приоритетных национальных проектов и решением наиболее острых экологических проблем.
2.3.3. Второй этап (20112020 гг.). Основная задача этого периода инновационное освоение достигнутых на первом этапе результатов. Необходимо реализовать в приоритетных 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, транспортировки и использования водородного топлива, выпуска и применения топливных элементов. Возрастет экономический, 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 подготовка и переподготовка кадров во всех звеньях водородной энергетики.
ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Россия один из мировых лидеров по обеспеченности первичными энергоресурсами, но ее экономика отличается высокой энергоемкостью и низкой энергоэффективностью. Экономический рост потребует в перспективе для России в 2,53 раза большей энергии.Важным показателем уровня технологического развития общества является отношение потребления первичной энергии к ВВП и потребление первичной энергии на душу населения. На рис.
3.7 даны соответствующие диаграммы, которые показывают значительное отставание России от ведущих стран.
Стоимость всей индустриальной энергии, получаемой в мире в виде электричества, тепла и перемещения транспортных средств, оценивается в 3 трлн долл. в год. Из них 1,6 трлн долл. уходит на производство пищи, 720 млрд на оборону и военные расходы, 470 млрд долл. на туризм.
Кроме того, индустриальная энергия обеспечивает работу 1 млрд телевизоров, 600 млн автомобилей, 700 млн мобильных телефонов, 350 млн компьютеров.
Из 6,3 млрд человек населения планеты треть (свыше 2 млрд человек) вообще лишена индустриальной энергии. Четверть населения мира потребляет почти всю производимую энергию.
В США потребляется 8,7 т нефтяного эквивалента на человека в год (это эквивалентно 20 т угля, или 15 тыс. м3 газа); в Японии 4,3 т; в Германии 4,3 т; в Великобритании 4 т; в России 2 т. Энерговооруженность труда в России ниже, чем в развитых странах, что обусловливает более низкую производительность труда.
В балансе первичных источников энергии России (рис. 3.8) лидирует природный газ (46%), что вполне оправдано крупнейшими в мире запасами газа; нефть и нефтепродукты занимают 34%, уголь 14%, АЭС 2%.
В США структура баланса иная: лидируют нефть и нефтепродукты (40%), за ними идут уголь и природный газ (по 23%).
На рис. 3.8 показаны доли первичных источников энергии в энергетических балансах России и США.
В обеих странах основными первичными источниками энергии являются нефть (нефтепродукты) и природный газ, в сумме 80% в России и 63 % в США. Доля ВИЭ в России незначительна, в США 3,3%.
Доля атомной энергии в России 2%, в США 8%.
Российская энергетика сегодня это сложная инфраструктура действующих и строящихся объектов для производства, преобразования и передачи электроэнергии. В основном для производства электроэнергии и тепла в России используются различные виды ископаемого топлива (в большинстве случаев углеводородного).
В то же время помимо теплоэлектростанций существующая инфраструктура включает несколько гидро- и атомных электростанций, объединенных в общую энергетическую сеть.
Российская энергетика сегодня это:
- 600 ТЭС установленной мощностью 150 ГВт (69%);
- 16 ГЭС установленной мощностью 45 ГВт (21%);
- 10 АЭС (31 энергоблок) установленной мощностью 23,2 ГВт (11,5%).
Общая установленная мощность всех электростанций России составляет 219 ГВт, в том числе РАО ЕЭС 150 ГВт (68%). Около 69% электроэнергии производится ТЭС, использующими углеводородное топливо: природный газ 64%; уголь 29%; мазут 7%.
В 2005 г. Россия потребила 939 млрд кВт ¦ ч электроэнергии. Общее количество годовой выработки электроэнергии всеми электростанциями России составляет около 1000 млрд кВт ¦ ч, тепла более 800 млн Гкал. Прогноз темпов роста спроса на электроэнергию: к 2010 г. 1200 млрд кВт ¦ ч, к 2015 г. 1426 млрд кВт ¦ ч.
Ниже проводится краткий анализ тенденций развития генерирующих мощностей системы энергообеспечения России и возможности инновационных технологий совместного производства электроэнергии и водорода.
ТЭС на органическом топливе. Эффективность протекания цикла Ренкина (используется сейчас на всех паросиловых ТЭС) с перегревом пара зависит от трех параметров:
- давления пара на входе в паровую турбину;
- температуры перегретого пара на входе в паровую турбину;
- давления влажного пара на выходе из турбины.
В паросиловом цикле Ренкина в полезную механическую энергию превращается только 39% сообщенной пару тепловой энергии. Применение регенеративных циклов (рекуперация тепла) позволяет увеличить КПД цикла Ренкина на 10-15%.
Проектируемые крупные паротурбинные установки (ПТУ) со сверхкритическими параметрами пара (600С; 25-30 МПа) имеют КПД 43-44%, а с суперкритическим давлением и температурой пара до 800С 55%. Переход к суперкритическим параметрам пара ограничивается стойкостью конструкционных материалов парогенераторов и паропроводов.
В газотурбинных установках (ГТУ) начальные температуры газа достигают 1500С, однако КПД не превышает 3536%. Радикальное повышение КПД обеспечивается за счет использования бинарного цикла в парогазовой установке (ПГУ), включающего ГТУ и ПТУ В ПГУ тепло, содержащееся в продуктах сгорания после газовой турбины, используется в паротурбинной ступени.
Термический КПД общего цикла бинарной ПГУ более 60%.
Инновационные технологии угольной генерации. В ближайшие годы в тепловой энергетике должна произойти структурно-топливная перестройка постепенный отказ от сжигания природного газа и мазута и повсеместный переход к углю (новая угольная волна в энергетике). Основные инновационные технологии в угольной энергетике:
- прямое сжигание водоугольного топлива (ВУТ), которое способно эффективно заменить природный газ и мазут в большой энергетике;
- сжигание в циркулирующем кипящем слое (ЦКС) и в кипящем слое под давлением (КСД);
- газификация и конверсия угля, интегрированная с ПГУ (внутрицикловая газификация угля).
Процессы конверсии угля пригодны для производства как электроэнергии, так и водорода. Газификация твердого углеводородного топлива с учетом использования инновационных технологий позволит существенно продлить временной интервал использования газа.
На рис. 3.9 представлена схема получения водорода из угля методом газификации.
АЭС. Существующие в мире 440 АЭС дают 1516% мирового производства электроэнергии.
При этом доля атомной электроэнергетики в мировом энергобалансе составляет только 4%. В России 31 энергоблок АЭС мощностью 23,2 ГВт (11,5%) производит 150 млрд кВт ¦ ч электроэнергии в год (1617%) при коэффициенте использования установленной мощности (КИУМ) 75% (средний мировой уровень 86%).
В США 104 энергоблока АЭС мощностью 95 ГВт производят 790 млрд кВт-ч электроэнергии в год (20%) при КИУМ - 90,3%.
Все действующие в мире АЭС построены на базе тепловых ядерных реакторов с открытым топливным циклом. Они интенсивно расходуют запасы природного урана.
Недостатки действующих АЭС:
- получение только электроэнергии и низкопотенциального тепла (около 300С);
- неравномерность потребления энергии, производимой ядерным реактором.
Схема размещения АЭС России и типы используемых ими ядерных реакторов приведены на рис. 3.10.
Характеристики российских атомных электростанций (год введения в эксплуатацию, количество и мощность энергоблоков) приведены в табл. 3.1.
В конце XX в. доля атомной энергии в мировом энергопотреблении росла, но, согласно прогнозу, к 2030 г. она существенно снизится (рис. 3.11).
Ресурсная база ядерной энергетики. Объем извлекаемых мировых запасов урана 3,5 млн т. Все действующие АЭС
Характеристика действующих АЭС России (23,2 ГВт)
| Таблица 3.1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Россия одна из немногих стран мира, представленная на рынке атомной энергетики полным ядерным циклом от добычи урана до утилизации отработанного топлива. Однако сырье слабое звено в российской продуктовой линейке. Необходимо реализовать возможности отечественной ядерной энергетики по замыканию топливного цикла и расширенному воспроизводству ядерного топлива при использовании в качестве сырья урана и тория.
Основным сырьем, содержащим торий, является монацит. Россия обладает огромными запасами тория.
В России намечена долгосрочная программа развития атомной энергетики, предусматривающая введение двух, а в перспективе трех атомных реакторов в год. На реализацию программы намечено выделить из бюджета около 25 млрд долл.
3.3. Технологии электрохимического преобразования энергии и распределительной генерации основа энергетики будущего
Наиболее перспективные меры в технологическом, экономическом и экологическом отношении при переходе к полностью водородной энергетике взаимопроникновение водородных и атомных технологий. Иными словами, можно говорить о переходе от существующей энергетики к атомно-водородной энергетике.
Атомно-водородная энергетика
Кардинальное решение проблем будущей энергетики связано с крупномасштабным производством на базе высокотемпературной атомной энергетики не одного, как сейчас, а двух энергоносителей: электричества и водорода (рис. 3.13).
Основа такой энергетики высокотемпературные газоохлаждаемые (гелиевые) реакторы (ВТГР), которые обеспечивают:
- высокий температурный потенциал производимого тепла (до 10001200С);
- высокий КПД при выработке электроэнергии;
- безопасность и минимальные загрязнения как произведенного продукта, так и окружающей среды;
- минимальные тепловые сбросы, сокращение потребления и отказ от охлаждающей воды;
- возможно более высокие мощности в одном энергоблоке.
Схема получения водорода в ядерной энергетике показана
на рис. 3.13. Водород по этой схеме производится в установках высокотемпературного электролиза, термохимического
разложения воды, а также традиционными способами электролизом воды и паровым риформингом метана.
В структуре АЭС будут меняться типы ядерных реакторов, и возрастет их КПД (табл. 3.2).
На рис. 3.14 даны КПД использования различных видов углеводородного топлива в традиционных энергетических установках (ПТУ, ГТУ и ПТУ), а также в электрохимических энергетических установках на основе ТЭ.
Из приведенных результатов расчетов КПД хорошо видно явное преимущество электроустановок на ТЭ, которое достигается за счет более высокого КПД (непосредственное преобразование химической энергии в электричество, минуя тепловые и механические фазы превращения). Кроме того, такие ЭУ, используемые в системе распределенного (децент-
Типы ядерных реакторов и их КПД
| Таблица 3.2 | ||||||||||||||||||||||||
|
В итоге общий КПД установок с электрохимическим преобразованием топлива в электрическую энергию составит от 36% для электрической энергии до 90% в случае использования электрической и тепловой энергии.
Нарис. 3.15 представлена энергетическая диаграмма работы ЭУ с твердополимерными топливными элементами (ТПТЭ).
На рис. 3.16 представлена структура централизованной и распределительной энергетической системы, существующая сегодня в России. Вырабатываемое на электростанциях электричество передается по магистральным линиям электропередачи напряжением более 550 кВ через распределительные сети напряжением от 6 до 40 кВ к конечным потребителям промышленным объектам, а также в жилищные и социальнобытовые учреждения городов и населенных пунктов РФ.
Кроме электрического энергоснабжения населения необходимым условием для нормального функционирования промышленных и коммунальных объектов является обеспечение их теплом.
Тепло еще один структурный вызов энергетике России. 33% энергии в России потребляется в виде тепла, 70% которого вырабатывается в централизованных системах. Самые эффективные источники тепла несут недостаточную тепловую нагрузку, тарифы на тепло для промышленного и потребительского секторов завышены в результате перекрестного субсидирования. Монополия ТЭЦ на теплоснабжение потребителей ведет к высокому износу оборудования и потерям, низкой договорной дисциплине и неплатежам. Котельные находятся в основном в государственной или муниципальной собственности, характеризуются низким КПД, высокими непроизводственными издержками. За всю эту систему потребители и бюджеты (в виде дотаций) переплачивают 4 5 млрд долл. в год без каких-либо гарантий надежности снабжения теплом.
Электроэнергетическая система будущего
Россия с ее необозримыми пространствами и богатейшими месторождениями природного газа является одним из самых перспективных в мире и наиболее емких рынков водородных технологий и топливных элементов, а также систем децентрализованного распределенного энергоснабжения на их основе.Это чрезвычайно важно для России, так как от 50 до 70% ее территории не охвачено централизованным энергоснабжением (на этой территории проживает более 20 млн человек). Кроме того, около 25 млн российских семей имеет загородные дома, которые, как правило, не подключены к системе.
За рамками централизованного энергоснабжения находится и около 5 млн индивидуальных фермерских хозяйств.
Не охвачены централизованным электро- и теплоснабжением удаленные изолированные потребители, значительная часть северных территорий страны и особенно восточных регионов. На территории Севера сейчас эксплуатируется свыше 10 тыс. мелких дизельных электростанций, ежегодная потребность которых в топливе превышает 2 млн т. Цена доставляемого туда дизельного топлива превышает 1,5 тыс. долл. за 1 т, что приводит к очень высокой для России себестоимости вырабатываемой электроэнергии (около 0,35 0,50 долл. за 1 кВт-ч).
Особенно актуально внедрение систем распределительной генерации электричества и тепла на базе когенерационных энергоустановок с топливными элементами при осуществлении реформ жилищно-коммунального хозяйства и агропромышленного комплекса, а также при реализации национального проекта Доступное жилье.
Электрохимические установки с ТЭ незаменимы при строительстве новых малоэтажных поселков.
Когенерационные энергоустановки на топливных элементах могут работать как в автономном, так и в параллельном режиме, то есть интегрироваться в централизованные системы энергоснабжения и передавать часть производимой ими электроэнергии и тепла в городскую или локальную сеть. Такие энергетические установки могут быть как основными источниками тепла и электричества, так и резервными, обеспечивающими покрытие пиковых нагрузок.
На рис. 3.17 представлена электроэнергетическая система, которая может стать преобладающей к середине XXI в. при реализации стратегии инновационного прорыва.
Более детальная структура этой системы представлена на рис. 3.18 и 3.19.
Важнейшим направлением развития, повышения эффективности и надежности энергообеспечения, особенно коммунальных объектов, является распределительная когене-рация совместное производство электричества и тепла на автономных энергоустановках в местах энергопотребления (рис. 3.20).
Россия один из самых перспективных в мире и наиболее емких рынков водородных технологий и топливных элементов. В первую очередь это относится к сфере распределительной децентрализованной энергетики.
Особенно, если учесть, что для обеспечения работы электрохимических энергоустановок с топливными элементами достаточно подвести к ним только природный газ (сетевой или сжиженный в баллонах), на выходе получить электроэнергию и тепло, а при необходимости и холод.
Рис. 3.17. Схема электроэнергетической системы будущего
Имеющееся в России почти все энергетическое оборудование и используемые технологии генерации электричества и тепла безнадежно устарели и на их место неизбежно должны прийти новые технологии, а также высокоэффективное и надежное энергетическое оборудование на основе широкого использования топливных элементов различных типов. Ненадежное централизованное энергоснабжение и отсутствие автономных резервных источников электроэнергии становится опасным как для экономики России, так и для ее населения.
Частые отключения электроэнергии и нарушения теплоснабжения требуют принятия срочных дорогостоящих мер. Большая часть оборудования электростанций и теплотрасс находится в аварийном состоянии.
Локальная газораспределительная станция Распределение при среднем и высоком давлении рХГДД/ Счетчик Подъезд малоэтажного дома или малосемейный дом
От городской газораспределительной станции
Рис. 3.18. Структура системы распределительного энергоснабжения (электричество, тепло, газ) Газораспределительная сеть
ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В настоящее время даже в полностью газифицированных регионах России существование большой энергетики технико-экономически в большинстве случаев ничем не оправдано и объясняется только историческими причинами.
Большая часть малых и средних предприятий, а также жилой фонд России получают электроэнергию от Единой электроэнергетической системы, а тепловую энергию для отопления, горячего водоснабжения и технологических нужд от котельных, работающих, как правило, на природном газе или от ТЭЦ, также использующих в качестве топлива природный газ. В то же время экономное и высокоэффективное использование природного газа может быть обеспечено только при комбинированной выработке тепла и электроэнергии когене-рационными энергетическими установками на малых теплоэлектростанциях (ТЭС).
Принципиальной особенностью теплоснабжения систем в России в отличие от электроснабжения является их функционирование в границах небольших территорий (город, населенный пункт, квартал). Централизованными сейчас считаются теплоснабжающие системы мощностью 20 МВт и более. Они чаще всего относятся к электроэнергетике.
Теплоснабжающие системы мощностью менее 20 МВт считаются децентрализованными и, как правило, относятся к жилищно-коммунальному хозяйству. В настоящее время централизованным теплоснабжением охвачено от 70 до 90% жилого фонда крупных городов России.
Человеческий фактор как движущая сила формирования водородной экономики
Энергия людей, в том числе интеллектуальная, лежит в основе сознательного развития, накопления и применения любой промышленной энергетики, включая водородную. Воздействуя на все стороны жизни общества, на его самосознание, человеческая энергия сама испытывает обратное воздействие от объектов своего прямого влияния. В этом состоит основной механизм взаимовлияния деятельности людей и результатов этой деятельности на них самих и на последующие поколения.Преобразуя окружающую природу, человечество тем самым преобразует самое себя.
Так было на протяжении всей истории экономики, и нет оснований полагать, что в XXI в., в условиях глобализации, появления новых информационных технологий и промышленности, все более опирающейся на новые знания, этот механизм взаимодействия природы и человека принципиально изменится. Напротив, именно современная глобализация, порожденная энергией информационной революции, резко ускоряет технологические и социальные перемены, вызывает во всем мире всеобщее и промышленное, и интеллектуальное энергетическое напряжение, обостряет противоречия между исторически сложившимися цивилизациями.
Человечество как носитель интеллектуальной энергии, как генератор и пользователь информации по-разному испытывает на себе противоречия этого ускоренного развития. Общеизвестно, что научные и промышленные успехи влекут за собой опасные изменения климата и истощение природных ресурсов, сопровождаются появлением новых болезней, повышением смертности, ростом терроризма, наркоторговли и даже торговли людьми.
Наряду с национальным подъемом по всему миру отмечаются моральная деградация, активизация преступных сообществ, социальная апатия. Неконтролируемые информационные потоки вместе с жизненно важными сведениями обрушивают на людей лавину дезинформации.
Все это так или иначе постоянно подпитывает системные кризисные ситуации в жизни различных социальных слоев, по-разному влияет на их мировоззрение и жизненные ориентиры.
Но человек не только продукт, но и творец всех противоречий. Именно от его воли и сознания зависят и уровень развития промышленности, и его собственное состояние, и условия его существования.
В эпоху глобализации, когда благодаря высоким технологиям идеи обретают материальное выражение с неслыханной ранее быстротой, стремление народов и стран к развитию экономики и энергетики в гармонии с природой приобретает исключительно большой социальный вес, становится планетарным фактором.
В таких условиях проблема гармонии человека и природы может стать решающим катализатором общественного сознания при опережающем отражении действительности стратегическом прогнозировании, проектировании, планировании, моделировании. А далее и основным организующим фактором в движении народов и стран к водородной энергетике, которая, являясь технической и экономической целью, в то же время содержит в себе идеологический заряд глобального масштаба.
Водородная энергетика, концентрируя вокруг себя другие виды экологически чистой энергии, несет человечеству избавление от угрозы планетарной экологической катастрофы и долгосрочное устойчивое развитие с перспективой перехода к водородной экономике и далее к ноосферной цивилизации. Такая перспектива важна для всех стран и народов.
Здесь экологически чистая энергия, по существу, выступает одновременно как научно-техническая, экологическая, экономическая и социальная парадигма, в чем и состоит ее мощный общечеловеческий ресурс.
Именно этим в самых общих чертах и определяется цивилизационная миссия водородной энергетики и, следовательно, утверждается роль человеческого фактора и знаний в разработке и реализации стратегии развития энергетики как в мировом, так и в национальном масштабе.
Об этом свидетельствует и само развитие идеи водородной энергетики в ходе практической деятельности людей: роль водорода последовательно росла в воздухоплавании, в производстве энергии, в самых различных отраслях промышленности, нашла свое завершение в концепции ноосферы.
В конце ХХ в., когда техническая цивилизация безраздельно господствовала на планете и в околоземном космосе, мир неожиданно получил научное и практическое подтверждение классической гипотезы ноосферы великого русского ученого В.И. Вернадского, что дало основания гипотезу считать теорией.
Произошло это в 1991 г. с выходом в Лондоне небольшой популярной книжки Солнечно-водородная энергетика. Сила, которая спасет мир. Ее авторы основатели созданной еще в 1974 г. Международной ассоциации водородной энергетики (МАВЭ) в доходчивой форме изложили программу предстоящей коренной перестройки глобальной энергосистемы.
И хотя научное понятие ноосферы в книге, рассчитанной на массового читателя, не упоминалось, однако намеченная для всего человечества программа полностью соответствовала эпохальному открытию В.И. Вернадского, что впоследствии неоднократно отмечалось в разработках МАВЭ, прежде всего концептуальных.
В опубликованной в этой книге Энергетическо-экологической резолюции, принятой лидерами формировавшегося к тому времени мирового водородного движения, уже в 1991 г. осуществлен четкий ноосферный подход. Заявлено, что реализация новой программы в долгосрочной перспективе принесет человечеству следующие блага:
- современная система энергообеспечения, основанная на ископаемых топливах, будет заменена экологически чистой водородной энергетической системой;
- невозобновляемые первичные источники энергии (ископаемые, ядерные и т. д.) имеют замену, переход к которой возможно осуществить без потрясений;
- запасы ископаемых будут сохранены для нетопливных применений, в которых этим ископаемым может не оказаться замены;
- стимулирует экономическое развитие всех стран мира и обеспечит международное согласие, поскольку будет требоваться все меньше и меньше непроизводительной работы для возмещения ущерба окружающей среде;
- спасет биосферу и саму жизнь от вымирания и даст гарантии того, что продукты, методы их производства и утилизации будут экологически совместимы.
К моменту публикации книги такой подход разделяли и осуществляли уже во многих странах, МАВЭ регулярно издавала международный журнал и один раз в два года с участием СССР проводила всемирные конференции по водородной энергетике. В 1980-е годы научно-исследовательские работы по этой тематике на основе среднесрочных программ выполнялись более чем в 40 странах мира. В ряде из них были приняты национальные программы, начали выполняться крупные проекты.
Лидировали в этом направлении Япония, Германия, США, где начались проработки до 2020, 2050 и 2070 гг.
Многие ученые уже тогда считали очевидным, что в ХХІ в. вновь произойдет эпохальная смена основного энергоносителя: ископаемое топливо уступит место экологически чистому энергоносителю водороду, а это неизбежно вызовет к жизни новые процессы глобального масштаба (осмысление которых, как показало время, привело к зарождению и развитию концепции водородной цивилизации будущего). Однако массовое сознание даже в лидирующих странах было еще очень и очень далеко от этих идей.
Именно поэтому книга по водородной энергетике, которая опиралась на реальные достижения в этой сфере и вскоре была переведена на китайский, японский, испанский, русский и другие языки мира, стала исторической вехой, определившей момент превращения гипотезы о гармонии биосферы и техносферы в теорию. В сущности, это был манифест водородного общества, которое заявило миру о своем рождении.
Авторы со ссылками на практику доходчиво объясняли всем гражданам мира, как целенаправленно находить сторонников и объединяться с ними, добиваясь от власти новых законов, обеспечивающих переход стран на водородное топливо. Это стало началом широкого привлечения человеческого фактора к новой цивилизационной проблеме, ибо данной книге, как указывало ее предисловие, предстояло донести концепцию солнечно-водородной энергии до значительной части населения мира и ускорить переход к водородной экономике и достойному будущему человечества.
В дальнейшем новая цивилизационная линия была последовательно продолжена уже при целенаправленном усилении человеческого фактора. Этому во многом способствовали регулярные всемирные конференции МАВЭ, проводимые в разных странах, демонстрация образцов технологий и устройств, PR-акции и постоянное внимание СМИ.
К началу XXI в. развернулась поддержанная общественностью коммерциализация водородных технологий и топливных элементов. С помощью экологических организаций стало складываться мировое водородное движение, его сторонники видели в переходе к водородной цивилизации единственно возможный, научно обоснованный путь сохранения пригодной для жизни биосферы и экосистемы Земли.
В связи с этим ученые, эксперты и производственники инициировали всестороннее обсуждение происшедших за последнюю четверть века фундаментальных изменений в состоянии окружающей среды и энергетике, а также новых проблем, обусловленных неизбежностью перехода человечества к водородной цивилизации будущего. В итоге определились следующие обобщенные задачи на будущее.
1. Системный и синергетический анализ вероятных этапов перехода от водородной экономики к водородной цивилизации, оценка вероятностей перехода биосферы и экосистемы Земли в бифуркационные состояния и анализ возможных путей дальнейшего развития.
2. Разработка и оценка возможных многовариантных механизмов воздействия и регулирования процесса перехода к водородной цивилизации с учетом развития ноосферы и возможности возникновения абсолютно новых механизмов ее самоорганизации.
3. Аналитическая и практическая деятельность по стимулированию процесса перехода к водородной цивилизации по следующим направлениям.
- Консолидация водородного и экологического движений и привлечение научных сообществ, имеющих иные ориентации, для решения комплексных задач и системных исследований.
- Формирование массового водородного сознания: привлечение внимания широких кругов общественности через СМИ; введение образовательных программ в школах, колледжах, университетах и т. д.
- Инициирование широкого обсуждения и принятия в международных и региональных организациях рамочных законов о правово-экономическом регулировании процессов перехода к водородной экономике, а затем к водородной цивилизации.
- Инициирование и практическая деятельность по правовому экономическому регулированию развития водородной экономики в отдельных странах и группах стран.
- Все более и более широкое международное сотрудничество с целью перехода к водородной цивилизации всего человечества.
Основные фундаментальные положения водородной энергетики и поставленные выше обобщенные задачи полностью сохранили свое значение и в настоящее время могут использоваться в качестве руководства к действию на любом уровне развития водородной энергетики как глобальном, так и национальном.
Обобщенные задачи водородного сообщества и связанные с ними практические рекомендации сыграли свою историческую роль в качестве движущей силы дальнейших преобразований ноосферного направления. Они вошли в Меморандум о переходе от ископаемых топлив к водородной экономике и затем к водородной цивилизации, который, будучи обсужден и принят представителями США, Японии, России, Украины, Великобритании, Испании, Ливии и Польши, дал новый импульс реальному развитию водородной энергетики во всем мире.
Меморандум приняли в Донецке (Украина) 18 мая 2001 г. на заключительном пленарном заседании 3-й Международной конференции Водородная обработка материалов. Здесь же сформировали Объединенный научный и координационный совет по перспективам перехода к водородной экономике (ОНК-Совет), в состав которого вошли ОАО ВНИИнефтехим, ОАО Криогенмаш, Институт металлургии УрО РАН, ФГУП НИИ НПО Луч, ФГУП НКП Суперметалл и другие российские организации.
Информацию об этих решениях опубликовали в международном журнале МАВЭ The International Journal of Hydrogen Energy и в Интернете.
Меморандум 2001 г. прежде всего придал реальное ускорение развитию концепции МАВЭ, которая официально закрепляла новую парадигму: человечество сможет избежать мировой экологической катастрофы и сохранить биосферу пригодной для жизни только одним единственным путем, а именно путем движения по направлению экологически чистого вектора водородная энергетика ^ водородная экономика ^ водородная цивилизация.
Концепция получила поддержку на 14-й и 15-й всемирных конференциях МАВЭ (Монреаль, 810 июня 2002 г., Йокогама, 27 июня 2 июля 2004 г.). В Йокогаме ее обнародовали в пленарном докладе перед двумя тысячами делегатов из 52 стран мира.
Согласно этой научно обоснованной концепции, переход в эру водородной цивилизации будет исторически длительным, сопряженным с глобальными изменениями всех аспектов материальной и духовной жизни человечества.
На этом пути принципиально возможны и остановки, и ошибки, и даже временные откаты назад. Одна из задач заключается в том, чтобы минимизировать эти временные отклонения.
Водородная энергетика получила концептуальное выражение, но концепция остается вместе с тем открытой для возможных корректив с учетом новых практических реалий.
В современной официальной редакции концепция МАВЭ складывается из трех взаимозависимых и взаимообусловленных составляющих индустриально-экологической, гуманитарно-культурологической, геополитической международно-правовой. Разработчики концепции из МАВЭ так характеризуют составляющие концепции.
Первая составляющая базируется на учении Вернадского о биосфере и опирается на современные синергетические представления о геологическом и историческом развитии биосферы. Вторая, исходя из учения Вернадского о ноосфере и его культурно-философского наследия, опирается на современные достижения философии, культурологии и других гуманитарных наук.
Третья, международно-правовая составляющая, утверждает правомерность и неизбежность возникновения в мире глобальных геополитических и геоэко-номических противоречий в период перехода к водородной цивилизации и обосновывает возможность их разрешения в рамках правового поля, вырабатываемого международными и региональными организациями.
Таким образом, концепция МАВЭ стала эпохальным результатом интеллектуальной и практической деятельности по развитию ноосферы мировым водородным сообществом, в составе которого российские ученые и производственники позиционировали себя с момента его зарождения. Концепция МАВЭ обозначила законодательно-экономический механизм перехода к водородной цивилизации, раскрыла практическое содержание этапов перехода, акцентировала внимание на роли и ответственности международных и региональных правовых и политических организаций, национальных парламентов и правительств, мирового научно-культурного сообщества в целенаправленном формировании водородноэкологического массового сознания.
Эти принципиальные положения поддержаны практически во всем мире и в настоящее время являются методологической основой разработки водородных программ глобальных, транснациональных и национальных.
Национальная программа водородной энергетики в России опирается на весьма значительный интеллектуальный фундамент, который раскрывает и способен в полной мере и далее раскрывать огромный духовный потенциал российской цивилизации. Об этом свидетельствует прежде всего, энергия великих идей российских первопроходцев в науке, которые обогатили человечество пониманием объективных законов природы и общества.
Это Д.И. Менделеев, В.И. Вернадский, П.К. Анохин, К.Э.
Циолковский, А.Л. Чижевский, И.Р При-гожин.
Они составляют золотой фонд человечества, его вечный интеллектуальный двигатель, и задача всех следующих за ними поколений максимально сохранить и приумножить интеллектуальную энергию, заложенную ими в будущее.
Именно такие задачи лежат в основе реализации Национальной программы водородной энергетики в России. Именно с идеями российских ученых будет связано дальнейшее развитие концепции МАВЭ, которая является плодом вековой коллективной работы и, по сути, закладывает фундамент оптимистического взгляда на будущее человечества.
Рассматривая инновационную программу развития водородной энергетики в России, следует иметь в виду, что она, опираясь на исключительный интеллектуальный потенциал, пронизывает все основные сферы деятельности. Прямое и опосредованное воздействие этой широкомасштабной инновации изначально выходит за национальные рамки: пространственный размах ее по необходимости включает весь спектр инноваций от глобальных до точечных.
Таким образом, в программе закладываются широкие возможности для реализации национального интеллектуального потенциала на всех уровнях коллективной деятельности различных социальных слоев и групп общества.
Однако нельзя упускать из виду и то обстоятельство, что любая широкомасштабная программа встречает в обществе, как правило, сопротивление, обусловленное в первую очередь неким здоровым консерватизмом людей.
Об этом свидетельствует и зарубежный опыт. В Евросоюзе формирование массового водородного сознания ведется с 90-х годов прошлого века.
Это делается прежде всего путем привлечения внимания широких кругов общества к принятым в европейских странах программам экологически чистой водородной энергетики. Образовательная работа в этой сфере ведется в университетах, школах, колледжах, среди населения и туристов, в средствах массовой информации, в Интернете.
Вся эта информация подкрепляется действующими моделями водородных установок, линиями водородных автобусов со стационарными заправками, престижными авторалли, продажей и сдачей в аренду водородных автомобилей, демонстрацией на выставках различной водородной техники, продажей водородных игрушек и т. п. И массовыми опросами, которые не только отражают общественное мнение, но и формируют его в пользу водородной энергетики, хотя и не всегда успешно.
В этом отношении заслуживает изучения и использования в России опыт Германии, где проводится большая и систематическая работа по пропаганде среди населения достижений в области водородной энергетики. Этим предметно занимается Германская водородная ассоциация (DWV/GHA), имеющая действенную поддержку на федеральном уровне и координирующая свою работу с другими общественными организациями.
В результате водородная энергетика интенсивно внедряется не только в экономику и политическую жизнь Германии, но и в сознание избирателей. В 2001 г. партия зеленых, представленная в федеральном и земельных парламентах, организовала в Берлине Водородный конгресс под лозунгом От нефти к солнечному водороду мировая энергетическая политика будущего. На конгрессе публично обсуждались проблемы стратегии водородной экономики, политические и экологические успехи в этой сфере. С 2002 г. Общество поддержки возобновляемых источников энергии (FEE) под наблюдением СМИ реализует программу Биогаз для топливных элементов.
Содействие ее выполнению оказывает Федеральное министерство защиты потребителей, продовольствия и сельского хозяйства. В рамках программы TES (Transport Energy Strategy) с участием промышленных фирм и некоммерческих организаций дискутируется вопрос, какое топливо станет наилучшим для транспорта будущего водород, метанол или природный газ.
Похоже, что общественность отдает предпочтение водороду.
При поддержке правительства и гражданского общества создаются новые компании, призванные обеспечить лидерство Германии в области топливных элементов и водородной экономики. Правительство представляет фонды для ведущих проектов, что вызывает приток частных инвестиций. На федеральном уровне на работы по водородной энергетике выделяется примерно 100 млн евро в год.
В стране установлена система премиальных выплат в размере 5,11 сантиевро за 1 кВт-ч электроэнергии, выработанной с использованием топливных элементов.
Автолюбители и болельщики автоспорта в Германии хорошо знают, что автомобильные фирмы страны давно и успешно участвуют в мировой гонке за водородный автомобиль. В популярном туре за мир чистой энергии (2001 г.) Дубай, Брюссель, Милан, Торонто, Лос-Анджелес победила компания BMW, которая продемонстрировала 15 водородных автомобилей.
В настоящее время наиболее активна фирма DaimlerChrysler, создавшая ряд демонстрационных образцов автомобилей Necar и автобусов Nebus на топливных элементах. На эти работы в течение 20012004 гг. фирма DaimlerChrysler израсходовала 1600 млн евро.
Среди городов в центре общественного внимания столица страны Берлин. Здесь еще с осени 2002 г. открыты водородные заправочные станции для обслуживания наземного транспорта жидким, а также сжатым газообразным водородом.
Эти станции используют также природный газ и бензин. В рамках популярной Ганноверской промышленной ярмарки действует ежегодная международная выставка по возобновляемой и традиционной энергетике, выработке, передаче, распределению и управлению энергией.
Беспрецедентным успехом пользуется на ярмарке специальная тематическая выставка по водородной энергетике и топливным элементам с участием около 100 фирм и организаций. В Мюнхенском аэропорту пассажиров встречает водородная сервисная станция для автомобилей.
Земли Германии в дополнение к федеральным программам принимают собственные водородные проекты, нередко опережая федеральные. О проектах избиратели узнают задолго до их принятия, что дает им возможность участвовать в их обсуждении.
Так было, когда правительство Баварии при поддержке общественных организаций выделяло на исследования в области водородной энергетики 50 млн евро. В Мекленбурге (Западная Померания) на виду у граждан готовилась и ныне реализуется программа Водородная инициатива.
Совместно с несколькими университетами и промышленными фирмами правительством земли Гессен учреждена организация Инициатива в области водородной энергетики и топливных элементов. Подобного рода инициативы рекламируются и проводятся в жизнь администрациями Гамбурга, земель Баден-Вюртемберг и Северный Рейн-Вестфалия и других территорий.
Водородные перспективы Гамбурга пользуются известностью далеко за пределами страны. Согласно программе Европа Квебек, осуществляемой Германией и Канадой, на водород переводится весь городской автобусный парк Гамбурга. Относительно дешевый водород производится на канадских гидроэлектростанциях (за счет провальной гидроэлектроэнергии, вырабатываемой в ночное время, в межсезонье и т. д., что особенно эффективно).
Затем водород сжижают и на специальных танкерах доставляют в Европу.
Опережающая и сопровождающая информация о водородных проектах повсеместно приносит успех не только в Германии, но и в других странах Евросоюза. В Испании управление городским транспортом Барселоны (TMB) в рамках европейского проекта CUTE (Clean Urban Transport for Europe Чистый городской транспорт для Европы) в порядке эксперимента запустило в эксплуатацию три линии автобусов с водородными топливными элементами. Общественность через СМИ начали готовить к этому задолго до открытия движения.
А вскоре после начала эксплуатации был проведен массовый опрос пассажиров. Новый вид транспорта безоговорочно поддержали 89,2%, и только 1,3% заявили, что новшество им не нравится.
В Исландии программу полного перехода на альтернативную энергию знает и поддерживает большая часть населения. Здесь планируется оснастить топливными элементами 12 тыс. морских судов, а к 2030 г. перевести на водород весь транспорт, включая легковые авто и катера.
В столице страны Рейкьявике на водородное топливо переходят все пассажирские автобусы. В новом автокомплексе на окраине города будут и производить водород, и заправлять им машины.
Исландский проект привлек внимание Европейской комиссии, разработавшей программу по введению в эксплуатацию 158 электромобилей на водородных батареях.
Глобальный энергоэкологический кризис и пути его преодоления
В материалах, представленных на Всемирной встрече в верхах по устойчивому развитию (Йоханнесбург, 2002 г.), Международное энергетическое агентство заверяло, что энергетический кризис планете в ближайшие десятилетия не грозит. Но прошло всего три-четыре года и стало очевидным, что это не так. Мало того, этот кризис уже наступил и приобрел глобальный характер. Однако в различных группах стран он имеет свои особенности, выступает в нескольких разновидностях.Об этом можно судить по данным табл. 1.1, характеризующих состояние и динамику производства, потребления, экспорта и импорта первичных энергоресурсов и выбросы СО2 по цивилизациям и группам стран.
Более 60% мирового потребления энергии приходится на страны с высоким уровнем доходов (15,8% населения мира); 10,5% потребления на страны с низким уровнем доходов (36,8% населения).
В случае реализации сценария инерционного развития к 2030 г. доля углеводородов в структуре энергопотребления практически не изменится, а доля газа увеличится. Это означает, что начало энергетической революции XXI в. отодвинется на десятилетия.
Однако есть основания полагать, что этого не произойдет, а инновационно-прорывной сценарий в энергетике начнет воплощаться в жизнь даже раньше, чем в других секторах мировой экономики. К этому подталкивает значительное повышение мировых цен на нефть, неустойчивость мирового нефтегазового рынка и как следствие ускоренное освоение в развитых странах энергосберегающих технологий шестого уклада и альтернативных, в том числе возобновляемых, источников энергии, включая водород. При инновационно-прорывном сценарии уже после 2015 г.
| Таблица 1.1 Энергобаланс и выбросы СО2 по группам стран |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Источник: 2006. World Development Indicator. Washington: The World Bank, 2006. P. 154-160. |
Прогноз до 2030 г., представленный Международным энергетическим агентством в Париже в июне 2006 г., предусматривает, что активное распространение инноваций в этой сфере к середине столетия может сократить спрос на углеводородное топливо на величину, эквивалентную половине современного энергопотребления; возрастет объем потребления возобновляемых источников энергии, повысится значение атомной энергии.
Группа экспертов Международного агентства по атомной энергии под руководством Х. Хольдера-Рогнера подготовила доклад Возрождение атомной энергетики: краткосрочная аномалия или долгосрочная тенденция?. Исходя из того положения, что себестоимость производства энергии на АЭС сравнительно низка (их конкурентоспособность возросла после резкого повышения цен на нефть) и они обеспечивают экологическую безопасность, специалисты агентства пришли к выводу, что в обозримом будущем доля атомной энергетики в структуре мирового энергобаланса существенно повысится. Объемы потребления ископаемого топлива в развитых странах, спрос и цена на него на мировом рынке и объемы выбросов СО2 в атмосферу уменьшатся. В полной мере эта тенденция проявится в 20402050-е годы, а во второй половине столетия мировой энергобаланс приобретет принципиально новую структуру.
В странах экспортерах энергоресурсов (страны Ближнего и Среднего Востока, Россия, Казахстан, Азербайджан, Венесуэла, Нигерия, Канада, Австралия) облик энергоэкологического кризиса иной. Стремительно возросшие мировые цены на углеводороды принесли им огромные сверхприбыли (мировую топливную ренту). Стремясь довести ее размер до максимума и использовать благоприятную конъюнктуру мирового энергорынка, эти государства увеличивают объемы добычи и экспорта топлива. В результате месторождения его истощаются, коэффициент нефтеотдачи в ряде стран падает, загрязнение окружающей среды в районах нефтедобычи нарастает.
Выйти из кризиса эти страны смогут, если они прекратят гонку за рентой, замедлят темпы разработки месторождений топлива, повысят коэффициент нефтеотдачи, направят полученные сверхприбыли на диверсификацию экономики, повышение ее конкурентоспособности путем освоения ресурсосберегающих технологий пятого и шестого технологических укладов.
Страны импортеры энергоресурсов вынуждены искать эффективные пути энергосбережения, использования альтернативных источников энергии, уменьшения зависимости от импорта.
Энергоэкологический кризис в России развивается в стране, богатой энергоресурсами. По данным British Petroleum (табл. 1.2), здесь 26,7% мировых запасов газа, 6,1% нефти и 17,3% угля. Подобные запасы топлива дают возможность не только обеспечивать внутренние потреб-ности страны, но и экспортировать его в растущих масштабах: в 20002004 гг. объем экспорта нефти увеличился на 113 млн т (на 78%). Падает и без того невысокий уровень нефтеотдачи, снижается обеспеченность нефтедобывающей промышленности разведанными запасами. В условиях роста мировых и экспортных цен на нефть и газ (средняя экспортная цена 1 т нефти в 19952005 гг. увеличилась со 103 до 344 долл. в 3,5 раза) страна получает огромную мировую топливную ренту. Однако этот ресурс не направляется на модернизацию и повышение конкурентоспособности российской экономики, а вкладывается в иностранные ценные бумаги. Согласно принятым на себя обязательствам, Россия, претендующая на роль мировой энергетической державы, будет в перспективе наращивать объемы экспорта нефти и природного газа в Западную Европу и Китай, для чего строятся новые магистральные трубопроводы.
Другим, не менее парадоксальным проявлением российского энергокризиса стал нарастающий дефицит электроэнергии и нефтепродуктов в национальном хозяйстве, предельное старение основных фондов (в 2004 г. их износ в электроэнергетике достиг 56,4%, в топливной промышленности 51%). Все чаще предприятия и жилые дома отключают от электроэнергии из-за аварий на подстанциях и неплатежей. Стоимость нефтепродуктов и тарифы на электрическую и тепловую энергию растут опережающими темпами. Энергоснабжение страны ухудшилось и тормозит ее экономический рост, о чем говорил Президент РФ на совещании 2 июня 2006 г.
Интересные данные об энергопоказателях в странах членах Группы восьми и в Евросоюзе опубликованы в специальном выпуске НГ-Энергия за 12 июля 2006 г., в канун обсуждения на саммите Большой восьмерки в Санкт-Петербурге вопроса об энергетической безопасности планеты (см. табл. 1.2).
Энергоизбыточные страны (Россия, Канада) имеют общую черту: их доля в объемах добычи и экспорта нефти и газа значительно (иногда в несколько раз) превышает долю в разведанных запасах. Эти страны живут за счет будущих поколений. Если они не изменят свою политику в сфере энергетики, то со временем перейдут в группу энергодефицитных (по нефти и газу) стран. США располагают собственными запасами нефти и газа и частично удовлетворяют свои потребности за их счет, но в основном ориентированы на импорт топлива; они лидируют лишь по запасам сравнительно дешевого угля, который с успехом продают другим государствам (12% мирового экспорта). Невелики собственные запасы углеводородов (кроме угля) и у стран Евросоюза, доля которого в мировом импорте нефти составляет 26,8%, а газа 16,3%. Япония почти целиком зависит от импорта ископаемого топлива. Диспропорция на рынке заставляет высокотехнологичные энергодефицитные страны активно искать и осваивать альтернативные источники энергии.
| Таблица 1.2 Структура добычи, потребления и импорта энергоресурсов стран G8 и ЕС |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Источник: НГ-Энергия. 12.07.2006. По данным BP. Statistical Review of World Energy, 2005. |
Перспективы развития энергосырьевого сектора России
Каковы могут быть пути выхода из энергоэкологического кризиса в России?Долгосрочная энергетическая стратегия должна быть нацелена прежде всего на сокращение темпов прироста добычи и экспорта сырой нефти и природного газа при одновременном увеличении разведанных запасов, на повышение коэффициента нефтеотдачи на основе новейших технологий. Только так можно будет продлить сроки эксплуатации богатых месторождений и удовлетворить потребности экономики в первичных энергоресурсах и нефтехимическом сырье с учетом интересов будущих поколений.
Стратегической целью изменений структуры энергопотребления является замена ископаемого топлива альтернативными, экологически чистыми источниками энергии и рост энергосбережения.
Перспективы преодоления энергоэкологического кризиса и развития энергосектора России в двух сценариях (инерционном и инновационно-прорывном) на период до 2050 г. подробно рассмотрены в нашей работе Россия-2050: стратегия инновационного прорыва. Краткие итоги данного исследования приведены в табл. 1.3 и на рис.
1.7. Доля российского энергосектора, которая в 1990-е годы значительно возросла (с 17,6 до 23,4%), в случае реализации инерционного сценария стабилизируется на уровне 2324%, а инновационнопрорывного снизится до 18% к 2030 г. и до 16% к 2050 г.
В прогнозе развития энергосырьевого сектора России на долгосрочную перспективу предусматривается два сценария.
Инерционный сценарий ориентирован на продолжение интенсивной разработки месторождений полезных ископаемых и лесных ресурсов для удовлетворения потребности экономики и наращивания экспорта топлива, металлов и древе-
| Таблица 1.3 Сдвиги в структуре энергосырьевого сектора, % к валовому выпуску сектора (прогноз в ценах 2000 г.: А - инерционный сценарий; Б - инновационно-прорывной сценарий) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Источник: КузыкБ.Н., Яковец Ю.В. Россия-2050: стратегия инновационного прорыва. 2-е изд. - М.: Экономика, 2005. - С. 151. |
сины. Однако получаемая при этом рента не направляется на технологическую модернизацию и инновационное обновление основного капитала государство и крупный бизнес концентрируют ее в своих руках, скупая на эти средства зарубежные ценные бумаги и активы.
Инновационно-прорывной сценарий предполагает, что предприниматели и государство потратят значительные средства на освоение принципиально новых ресурсосберегающих технологий в таких сферах, как разведка, добыча, переработка, транспортировка и использование минерального сырья, топлива и лесных ресурсов; на повышение комплексности их переработки и замену альтернативными источниками энергии. Результатом станет замедление темпов роста энергосырьевого сектора и снижение его доли в воспроизводственной структуре экономики, что положительно скажется на развитии страны в целом и уменьшит загрязнение атмосферы.
По обоим сценариям изменится структура самого сектора. За годы кризиса доля топливной промышленности и цветной металлургии существенно возросла, а лесных и строительных материалов сократилась. В долгосрочной перспективе ситуация изменится на противоположную: в результате истощения богатых месторождений полезных ископаемых и активной реконструкции устаревших основных фондов доля топливной промышленности и цветной металлургии уменьшится, а черной металлургии, лесных и строительных материалов увеличится. Доля электроэнергетики возрастет в связи с ростом потребностей экономики и населения в электроэнергии.
При определении долгосрочных перспектив развития топливно-энергетического комплекса следует исходить из того, что в 20102020-х годах обеспеченность экономики страны нефтегазовым топливом существенно ухудшится, возрастет дефицит электроэнергии, в активную фазу войдет энергоэкологический кризис. Именно поэтому так важно вовремя взять курс на альтернативные, экологически чистые источники энергии. Предлагается несколько путей преодоления энергодефицита: модернизация действующих и строительство новых тепловых электростанций; развитие мощностей, основанных на энергии мирного атома либо других альтернативных и возобновляемых ее источников (воды, водорода и т. д.). В условиях резкого удорожания ископаемого топлива энергия АЭС становится более конкурентоспособной, поэтому все чаще звучат предложения увеличить ее долю в структуре энергопотребления до 2025%; на эти цели намечено выделить из федерального бюджета около 25 млрд долл. Однако сделать это непросто в силу нескольких факторов: разведанные запасы урана в России невелики; на строительство и обслуживание АЭС необходимо затрачивать огромные средства, как и на хранение и дезактивацию генераторов первого поколения; в стране нет достаточного количества квалифицированных кадров для разработки, эксплуатации и обеспечения безопасности генераторов нового поколения; сохраняется опасность крупных экологических катастроф, из-за чего общественность с настороженностью относится к планам расширения атомной энергетики.
Другим вариантом является ускоренное развитие теплоэнергетики, строительство новых генерирующих мощностей, на что по так называемому плану ГОЭЛРО-2 предлагается направить из разных источников до 170 млрд долл. до 2020 г. Однако это приведет к значительному повышению доли энергосектора в общем объеме инвестиций (за счет других секторов) и закрепит технологическое отставание электроэнергетики и нарастание загрязнения атмосферы парниковыми газами. Поэтому более перспективным видится использование альтернативных, экологически чистых источников энергии как традиционных (гидроэнергетика, особенно малая), так и принципиально новых, в том числе водородной энергетики. Последняя относится к наукоемким направлениям шестого технологического уклада. Не случайно в США, ЕС,
Японии приняты долгосрочные национальные программы по водороду и топливным элементам, на реализацию таких программ выделены крупные средства из бюджета, частные компании также инвестируют в этот бизнес. По инициативе ГМК Норникель и РАН в нашей стране начались работы по освоению водородной энергетики, разработан проект национальной научно-инновационной программы. Образована Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты управляющая компания по программе. Однако пока это перспективное направление (как и проекты по освоению возобновляемых источников энергии) не получило существенной государственной поддержки.
1.4. Переход к водородному топливу сердцевина глобальной энергоэкологической революции XXI века
Первая половина XXI в. время глобального научно-технологического переворота, обусловленного переходом от индустриального к постиндустриальному технологическому способу производства, становлением и распространением шестого технологического уклада, который будет определять конкурентоспособность товаров и услуг на мировых рынках в 2020 2050-е годы, дальнейшим развитием процессов глобализации. В то же время это период резкого обострения противоречий между авангардными и отстающими странами и цивилизациями, что подрывает основы глобального устойчивого развития, время волны эпохальных и базисных инноваций, в результате осуществления которых одни страны вырвутся вперед, закрепят лидирующее положение в глобальном инновационнотехнологическом пространстве, а другие будут отброшены на периферию мирового научно-технического прогресса.
В этих условиях России, которая в 19501980-е годы располагала мощным научно-техническим потенциалом и была одним из лидеров в освоении четвертого технологического уклада, но в 1990-е годы в результате неолиберальных рыночных реформ была отброшена назад и оказалась в состоянии технологической деградации, предстоит сделать выбор на долгосрочную перспективу. Это выбор между двумя стратегиями: инерционно-рыночной, уповающей на рыночную стихию при слабой регулирующей роли государства, что закрепит технологическое отставание страны, и стратегией инновационного прорыва, ориентированной на распространение пятого и пионерное освоение отдельных направлений шестого уклада, что даст возможность повысить конкурентоспособность продукции и обеспечить высокие темпы экономического роста, укрепить позиции России в геоэкономичес-ком пространстве.
Ведущую роль в научно-технологическом перевороте первой половины XXI в. сыграет глобальная энергоэкологическая революция переход от преобладания истощающего -ся, загрязняющего окружающую среду ископаемого топлива к альтернативным, экологически чистым источникам энергии.
Ключевое место в глобальной энергоэкологической революции займет, вероятно, водородная энергетика производство водорода и его использование на основе топливных элементов в промышленности, энергетике, на транспорте, в жилищнокоммунальном хозяйстве и других сферах экономики.
Такого рода перспектива определяется несколькими важнейшими факторами.
Демографическим фактором быстрым ростом потребности в энергии из-за увеличения численности населения планеты и роста среднедушевого энергопотребления, особенно в странах с низким уровнем доходов. По среднему варианту демографического прогноза ООН (вариант 2004 г.), население мира в 2050 г. составит 9076 млн человек на 49% больше, чем в 2000-м; при этом в менее развитых регионах население вырастет на 60%, в более развитых на 3,6%’. При среднем по миру среднедушевом энергопотреблении в 2003 г. 1685 кг нефтяного эквивалента в странах с высокими доходами этот показатель составляет 4842 кг, в странах с низкими доходами (где проживает более 40% населения Земли) 464 кг, то есть вдесятеро меньше . Прогнозируется, что в перспективе потребление энергии в странах с низкими доходами будет расти опережающими темпами, что усилит нагрузку на энергосектор.
Природно-экологическими факторами ресурсы ископаемого топлива, которые ныне удовлетворяют до 85% мировой потребности в энергоресурсах, не возобновляются, богатые и доступные месторождения быстро исчерпываются. К тому же растущие выбросы парниковых газов в атмосферу оказывают необратимое воздействие на климат планеты. Главное направление глобальной энергетической стратегии на долгосрочную перспективу вырисовывается довольно отчетливо: все более широкая замена ископаемого топлива альтернативными, возобновляемыми, экологически безопасными источниками энергии, к которым принадлежит и водородная энергия, отходом использования которой является обыкновенная вода. К этому будет подталкивать и реализация Киотского протокола.
Скорейшего осуществления этой глобальной стратегии требуют экономические факторы. Добыча и переработка ископаемого топлива обходится все дороже, на содержание энергосектора затрачивается растущая доля труда и инвестиций. В 1970 г. средняя мировая цена барреля нефти составляла 2,11 долл. В 1980 г. она поднялась до 35,48 долл. И хотя к 1997 г. она опустилась до 1112 долл., в дальнейшем возобладала тенденция удорожания нефти, и в 2006 г. она пробила потолок в 60 долл. Очевидно, что возврат к прежним низким ценам весьма маловероятен. Требуются более дешевые источники энергии.
Освоению водородной энергетики благоприятствуют научно-технические факторы. Появились изобретения и технологии, которые позволяют получать в необходимых масштабах водородное топливо и использовать топливные элементы. Хотя пока водородная энергия обходится дороже традиционных источников, но прогнозы показывают, что в перспективе она будет стремительно дешеветь на фоне удорожания ископаемого топлива. Водородная энергетика является базисным наукоемким направлением шестого технологического уклада, время преобладания которого в авангардных странах и на мировом рынке 20 50-е годы ХХІ века.
Не стоит сбрасывать со счетов и геополитические факторы. Подавляющая часть запасов нефти и газа принадлежит трем цивилизациям мусульманской, евразийской и латиноамериканской. От устойчивости поставок зависит экономика иных цивилизаций, в том числе развитых, а также китайской и индийской. Источники и пути поставок энергоресурсов подвергаются атакам международных террористов. В случае освоения водородной энергии резко ослабнет зависимость развитых стран от импорта нефти и газа (в 2003 г. доля импорта во внутреннем потреблении энергии по странам с высоким доходом составила 19%, а в зоне евро 64%, в число лидеров мирового энергосектора выйдут высокотехнологичные страны, осуществившие крупномасштабные водородные программы.
Государственная политика в области подготовки кадров для водородной энергетики
Надо отметить, что именно такой подход проверен международной практикой в Калифорнии (США), Руре (Германия), в районах Шанхая и Шеньяна (Китай) и др. Дело в том, что в целом переход на водородную экономику отдельных стран и регионов не может осуществляться одновременно и равномерно.В этих условиях наиболее нагруженные мегаполисы выполняют особую миссию: вхождение в их жизнь водородной экономики должно наглядно демонстрировать ее эффективность.
Касаясь выбора анклава для местного внедрения модели водородной экономики, отметим, что в России он затруднен по ряду причин, прежде всего географического, природного и административного характера. Тем не менее среди перспективных моделей специалисты называют Калининградскую область, Сахалин, Москву, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Нижний Новгород и некоторые другие регионы.
Привлекателен в качестве города-анклава Саров. В нем градообразующим является Российский федеральный ядерный центр, сохранивший четкую организацию работ, а также систему взаимодействия с законодательными, исполнительными органами и средствами массовой информации.
Природные условия также сохранены практически в экологически чистом виде.
Вместе с тем ясно, что в одиночку государство с такими задачами не справится. Их решение требует объединения усилий государственного и частного секторов экономики, вовлечения бизнеса в стратегические направления экономического развития на стадии их становления.
Этому должна способствовать институциональная система, добиваясь соединения интересов федеральной и региональной, законодательной и исполнительной власти с привлечением крупного капитала.
В институциональном отношении весьма важно, что сегодня в России уже действует Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ), которая призвана стимулировать и координировать общие усилия государства, бизнеса и науки по развитию водородной экономики, в том числе добиваться совершенствования законодательной базы, направленной на стимулирование инвестиций в эту отрасль.
В последнее время под эгидой и с участием НАВЭ в России предпринят ряд энергичных шагов в данном направлении. Прежде всего хотелось бы отметить Первый международный симпозиум Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ, который состоялся 2 ноября 2004 г. в МИРЭА Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете).
Этот симпозиум под эгидой НАВЭ и Министерства образования и науки инициирован учеными, специалистами и преподавателями учебных заведений системы высшего образования, национальных академий и академических институтов, общественных и некоммерческих организаций России, Белоруссии, Казахстана, Украины, других стран СНГ В качестве наблюдателей на нем присутствовали представители компаний Великобритании, Германии, Латвии. Симпозиум поддержали НАВЭ и ОНК-совет, национальные водородные ассоциации стран членов СНГ
Подчеркнуто, что инициатива ГМК Норильский никель должна стать примером для крупнейших нефтяных, газовых, энергетических и других российских компаний, заинтересованных в том, чтобы уже сейчас готовить кадры для будущей системы технических и экономических отношений, становление которой неизбежно на корпоративном, общегосударственном и международном уровнях в условиях перехода к водородной энергетике.
Был поставлен вопрос о широком сотрудничестве вузов России и других субъектов СНГ, которое должно включать в соответствующую информационную и образовательную инфраструктуру, предусматривающую систематический обмен опытом, учебными программами, планами, методиками, пособиями, а также преподавателями, аспирантами, студентами. Ученые и педагоги, специализирующиеся в области металлов платиновой группы в связи с водородной энергетикой будущего, сочли необходимым не только определить на перспективу общие задачи образования и науки в данной сфере, но и решить другие, не менее важные вопросы в области кадров, права, общественного мнения и т. д.
Участники симпозиума рекомендовали правительствам стран членов СНГ обратить внимание на то, что в перспективе в этих странах становится неизбежным прямое вовлечение в процессы перехода к водородной энергетике больших социальных групп, которым в дальнейшем предстоит стать массовыми потребителями на водородном рынке. В этих условиях представляется вполне естественным подключение к обсуждению проблем водородной энергетики широких кругов общественности, средств массовой информации, а также структур, лоббирующих научные, коммерческие, политические, групповые интересы.
В связи с этим правительствам стран членов СНГ рекомендовано побеспокоиться о том, чтобы решение проблем водородной экономики не перекладывалось исключительно на бизнес, а предусматривало и бюджетное финансирование, причем обязательно адресное, в том числе через гранты, предоставляемые на конкурсной основе при независимой экспертизе проектов.
Участники симпозиума активно поддержали предложение МИРЭА и химического факультета МГУ им. М.В.
Ломоносова по созданию учебно-методического и научно-исследовательского центра Соколиная Гора, ориентированного на организацию исследований и подготовки специалистов в области водородной энергетики в вузах России и других стран членов СНГ, а также на учебно-методическое содействие развитию водородного всеобуча в этих странах.
Центр создан при Экспертном совете по высоким технологиям, который на общественных началах работает в МИРЭА с 2002 г. В него вошло около 50 творческих групп из России и других субъектов СНГ, которые по согласованию с Норильским никелем уже представили на рассмотрение более 30 исследовательских проектов по водородной энергетике и металлам платиновой группы. Но, пожалуй, самое важное в работе Центра состоит в том, что здесь идея водородной энергетики объединила не только исследователей, но и преподавателей и студентов.
В результате стали открываться экспериментальные студенческие научные лаборатории, появился первый в России студенческий водородный клуб, выпускается своя газета. Теперь студенческие исследования и дипломные проекты все чаще касаются водородной энергетики.
Разработана общая концепция развития водородной экономики в России, которую в настоящее время готовит НАВЭ. Концепция предусматривает специальный раздел Институциональное и инфраструктурное обеспечение перехода к водородной экономике, что весьма отрадно, ибо вне использования институционального подхода в современных условиях нельзя надеяться на успех любой широкомасштабной концепции или программы, особенно с выходом на международный уровень.
В данном разделе предусмотрены следующие подразделы институционального и инфраструктурного обеспечения:
- законодательное и нормативное, включая коды и стандарты;
- образовательное и информационное;
- безопасности;
- защита интеллектуальной собственности;
- стимулирование развития инфраструктуры распределения водорода потребителям.
Работа на этих направлениях крайне необходима. Ведь без решения предусмотренных в них вопросов, строго говоря, трудно надеяться на жизнеспособность проекта концепции развития водородной экономики в нашей стране, разрабатываемой под руководством НАВЭ.
Государственная политика в области подготовки кадров для водородной энергетики
В решении всего комплекса вопросов, связанных со становлением и развитием водородной экономики, проблема кадров со временем будет обостряться. Актуальность скорейшего перехода к водородным проектам обусловливает необходимость скорейшего накопления опыта практической работы по созданию и освоению водородных технологий, разработки необходимых для их безопасного применения технических условий и стандартов, подготовки квалифицированных специалистов, повышения уровня доверия населения к водородному топливу.Все это говорит о необходимости рассмотрения проблемы подготовки кадров для водородной экономики с позиций не только формирования критической массы необходимых специалистов, но и обеспечения понимания обществом роли водородных технологий в настоящем и будущем страны. В этом смысле важно сделать понятной населению ожидаемую логику развития событий в области водородной энергетики.
По имеющимся на сегодня данным, именно уровень освоения водородных технологий будет во многом определять энергетическую и экономическую безопасность нашей страны и мировую безопасность в ближайшем будущем.
В меморандуме Глобальная энергетическая безопасность, принятом 16 июля 2006 г. на саммите Группы восьми в Санкт-Петербурге, указано, что спрос на энергоресурсы в мире увеличится к 2030 г. в полтора с лишним раза, причем приблизительно на 80% он будет удовлетворяться за счет ископаемого топлива, запасы которого ограничены. Отсюда понятны требования к той области энергосферы, которая к указанному рубежу будет покрывать оставшиеся 20% потребностей.
В этой области требуются инновационные прорывы. Поэтому не случайно в меморандуме саммита содержится обращение: Мы призываем высшие учебные заведения и частный сектор предпринять шаги по обеспечению надлежащей подготовки и развития человеческих ресурсов в энергетической сфере, в том числе в области новых и инновационных источников энергии и технологий, необходимых для обеспечения долгосрочной энергетической безопасности.
Разработчики водородных технологий сталкиваются в России с рядом проблем, сдерживающих коммерциализацию этого направления. Причем наряду с техническими трудностями все больше проявляет себя отсутствие в стране системы водородного обучения, специальной подготовки кадров для этой сферы.
Для успешного развития водородной экономики исключительно значимым также является само информирование общества о научно-экспериментальных работах в этой области в стране и за рубежом, обеспечивающее базу для принятия новых технологий широкими слоями общественности, студентами, специалистами, бизнесменами, государственными деятелями.
Что представляет собой водородная энергетика в России в настоящий момент, знает только узкий круг специалистов. Важно уже сегодня сделать проблему водородной энергетики вполне понятной и для политической элиты, и для государственных служащих, и для менеджмента корпораций, и для экологической и энергетической общественности, и для представителей сферы образования.
Информация о водородной энергетике особенно важна для подрастающего поколения, так как именно в этой среде будут формироваться проводники в жизнь принципиально новых технологий. Перспективная идея, заложенная в технологии использования водорода, овладевая сознанием основных социальных слоев, может на каком-то этапе стать даже компонентом общенациональной идеи, способной консолидировать российское общество в контексте возникающих перспектив.
Поприще водородной энергетики открывает для России также новые перспективы в многостороннем сотрудничестве с Европой, США, Японией и другими странами. Далеко не случайно уже сейчас проблема собственно водородной энергетики рассматривается в терминах водородной экономики.
На упомянутом выше Санкт-Петербургском саммите главы государств восьмерки опубликовали также меморандум Образование для инновационных обществ в ХХІ веке. В нем, в частности, они приняли на себя обязательства содействовать созданию инновационных альянсов и расширять обмен идеями и опытом сотрудничества между частным и государственным сектором на базе университетов в странах Группы восьми.
В документе также указывается на важность максимального наращивания человеческого и социального капитала всех людей на основе политики признания того, что многообразие в секторе образования и на рабочем месте способствует инновациям и стимулирует творческую активность.
Основой эффективного институционального и кадрового обеспечения перехода России к водородной экономике должно стать широкое информирование всех слоев населения о проблемах и задачах водородной энергетики. Водородное образование (всеобуч) населения России является:
- необходимой предпосылкой перехода к водородной экономике;
- новым институциональным фактором, раскрывающим потенциал инновационного прорыва в России;
- ключевым звеном в работе по вовлечению всего населения в обеспечение экологической и энергетической безопасности в целях устойчивого развития;
- непременным условием массовой коммерциализации технологий водородной энергетики.
Водородное образование в широком смысле слова важно начинать со школы. Кроме того, уже сейчас надо создавать соответствующие образовательные модули в техникумах, колледжах, высших учебных заведениях различного профиля.
В технических вузах при подготовке инженерно-технических кадров для водородной энергетики курсы и исследовательские программы по водородным технологиям должны разрабатываться в комплексе с соответствующими программами по химии, физике, естествознанию, экологии и т. д.
При подготовке специалистов по водородной энергетике важно сочетать фундаментальный подход с прикладной ориентацией обучения. Необходимо привлекать студентов к целевой научно-исследовательской работе, закладывать водородную тематику в процессы выполнения курсовых и дипломных работ.
Важно также шире внедрять спецкурсы по проблемам водородной энергетики в различные формы дополнительного профессионального образования и повышения квалификации государственных служащих, а также специалистов иных сфер и отраслей национального хозяйства.
Для успешного решения задач водородной энергетики в ближайшие годы потребуются специалисты в следующих областях: катализ, химия и технологии катализаторов и сорбентов; конструирование и управление каталитическими конверторами; технологии производства водорода; техническая, экологическая и экономическая экспертиза водородных проектов; хранение и транспортировка водорода; водородный транспорт и его инфраструктуры.
В России уже созданы определенные заделы в области подготовки технических специалистов по водородной энергетике.
Так, на кафедрах МЭИ исследования в области топливных элементов проводились с середины 1950-х годов. Выпускники МЭИ, выполнявшие дипломные работы в этой области, впоследствии стали известными специалистами, внесли существенный вклад в развитие новых водородных технологий в нашей стране.
Достаточно серьезные наработки в сфере водородного образования имеет научно-образовательный центр Соколиная Гора, созданный Московским государственным институтом радиотехники, электроники и автоматики (техническим университетом) (МИРЭА) совместно с химфаком МГУ им. М.В.
Ломоносова. Исследовательские и образовательные программы по водородной энергетике уже реализуются в ряде ведущих вузов Сибири и Урала на базе Сибирского и Уральского отделений РАН.
При разработке современных образовательных программ целесообразно также воспользоваться опытом ряда американских, японских и европейских вузов и компаний. Так, например, компания Heliocentris предлагает самый широкий выбор лабораторно-демонстрационных комплексов по водородной энергетике в мире.
Сегодня Heliocentris развивает шесть направлений, представленных более чем тридцатью различными наборами оборудования от простых лабораторно-демонстрационных комплексов до многофункциональных лабораторий для университетов.
На современном этапе развития водородной энергетики в России потребность в подготовке специалистов экономистов и управленцев в сфере водородной энергетики осознается в наименьшей степени. Пока не получили широкого внедрения в вузах страны образовательные программы по водородной экономике.
Уже сейчас необходимо включать в программы профессиональной подготовки, переподготовки и повышения квалификации экономистов для энергетической отрасли учебные дисциплины по водородной энергетике. Еще острее стоит проблема подготовки управленческих кадров для водородной энергетики, причем как в сфере бизнес-менеджмента, так и в отношении водородного образования управленцев, занятых сегодня в иных сферах экономики (в предположении, что и в этих сферах произойдут изменения, связанные с внедрением водородных технологий).
Водородная программа призвана стать полигоном освоения в стране новых подходов к управлению социально-экономическим развитием в широком смысле слова. Она потребует от системы подготовки кадров государственного управления скорейшего формирования служащих и управленцев нового типа специалистов, способных к стратегическому мышлению, обладающих необходимыми знаниями и навыками в области долгосрочного прогнозирования научно-технологических и социально-экономических процессов, умеющих формировать и реализовывать на практике прорывные для экономики целевые программы.
Таким образом, задача подготовки кадров для водородной энергетики должна получить особую поддержку на государственном уровне. От положительных сдвигов в этой области в большой мере будут зависеть перспективы перехода всей российской экономики на инновационные траектории развития.
* * *
Кадровые, образовательные, социальные, экологические, политические и иные проблемы государственного регулирования перехода к водородной энергетике должны найти соответствующее отражение в Энергетической стратегии России на период до 2020 года, которая, обновляясь один раз в пять лет, придает развитию энергосферы основные стратегические направления, проработанные с учетом новейших достижений науки и практики в стране и за рубежом.
Правительство Российской Федерации, координируя Программу Водородная энергетика, уже в ближайшей перспективе могло бы осуществлять контроль участия в ее формировании и реализации министерств и ведомств, выступающих заказчиками и основными исполнителями конкретных проектов, а также деятельности бизнес-структур и научных центров, которые в рамках Программы ведут разработки и освоение водородных источников энергии. Возможность глубоко и систематически оценивать динамику энергоэффективности экономики с учетом степени загрязнения земель, воды и атмосферного воздуха, энергообеспечения населения и производства, оказывающих прямое влияние на состояние национальной безопасности России, в условиях глобального энергоэкологического кризиса открывает сама инновационная программа.
Для успешного государственного регулирования развития водородной энергетики, прежде всего в регионах пионерного освоения, а далее и в целом по стране на период до 2050 г., необходима надежная система количественных и качественных показателей, позволяющих адекватно отражать место и роль отдельных проектов в самой Программе. Такая система, призванная начиная с первого этапа реализации программы обеспечить максимальную объективность при оценке приоритетности включенных в нее проектов НИОКР и СПР, согласно программе опирается на информационную периферию (ИП), которая вполне соответствует требованиям глобальной энергоэкологической революции, определяющей технологический переворот первой половины XXI столетия.
Мировая энергоэкологическая революция базируется на использовании в качестве основного источника энергии не ископаемого топлива, преобладавшего в индустриальную эпоху, а альтернативных и возобновляемых экологически чистых источников энергии, ведущее место среди которых займет водородное топливо. С учетом этого ИП Программы органично вписывается в информационное пространство страны, в том числе Интернет, соединяя прямой и обратной связью энергоэкологические, социально-экономические и государственно-политические аспекты Программы с международным водородным движением.
ИП состоит из двух взаимодополняющих компонентов ближайшей и отдаленной периферии, причем отдаленная ИП включает свободные СМИ и поэтому не поддается регулированию, а служит базой для волеизъявления гражданского общества. ИП соединяет мониторинги реализации Программы и участия в ней населения в муниципалитетах, регионах и по стране с мониторингом общественного мнения, государственным энергоэкологическим мониторингом и водородным всеобучем, в том числе дистанционным обучением всех желающих основам водородной и других видов экологически чистой энергетики.
ИП позволяет существенно повысить степень обоснованности включаемых в программу проектов НИОКР и СПР, которая определяется в рамках каждого тематического направления. В единую систему показателей качества НИОКР и СПР включаются: важность работы с точки зрения решаемых программой задач энергоэкологической безопасности, этапность (текущая) выполнения работы, научно-практическая ценность полученных результатов, степень практической реализации, новизна образца, экономическая эффективность работы, характеристика исполнителя и иные показатели.
Одни из них позволяют оценивать уровни приоритетности НИР, ОКР и СПР в любой комбинации, другие используются лишь для оценки уровней приоритетности НИОКР и СПР в целом, третьи касаются выполнения только НИР ОКР или СПР! Оценка приоритетности НИОКР и СПР происходит в три этапа.
На первом этапе осуществляется ранжирование (вычисление коэффициентов значимости) выбранных показателей эффективности, на втором производится оценка вклада конкретных проектов в программные показатели, на третьем оценка приоритетов реализации НИР, ОКР, СПР с учетом полученных на первом этапе коэффициентов важности самих показателей.
Такой подход, в полной мере опирающийся на правовые основы и ресурсы информационного общества ХХІ в., включая методы и средства современного математического моделирования, должен обеспечивать максимальную надежность государственного регулирования реализации программы на протяжении всего периода до 2050 г. с активным участием общественности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Важнейшим направлением научно-технологического переворота, волны эпохальных и базисных инноваций первой половины XXI в. является энергоэкологическая революция, главное содержание которой переход от невозобновляемого, загрязняющего окружающую среду и быстро растущего в цене ископаемого топлива к практически неисчерпаемому, экологически чистому водородному топливу и системе топливных элементов как автономных генераторов энергии.С середины 1970-х годов в развитых странах развернулись исследования в области водородной энергетики, а с 2003 г. в авангардных странах и Европейском союзе приняты долгосрочные программы, направленные на решение проблем производства, транспортировки, безопасности и использования водородного топлива. Прогнозируется, что с 1920-х годов развернется широкое инновационное освоение нового источника энергии, которое изменит структуру экономики авангардных стран, создаст условия для устойчивого развития и повышения экологической безопасности, формирования водородной экономики.
В СССР активно на мировом уровне проводились исследования и эксперименты в области водородной энергетики. Однако в 1990-е годы они были свернуты, практически прекращена их государственная поддержка. Лишь с конца 2003 г. по инициативе РАН и ГМК Норильский никель эти исследования возобновились.
Разработан проект Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 г., создана управляющая компания по Программе Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты.
Для преодоления отставания в освоении важнейшего направления современного глобального научно-технологического переворота, одного из базовых направлений шестого технологического уклада, представляется необходимым утвердить и реализовать долгосрочную (с горизонтом до 2050 г.) Национальную научно-инновационную программу, которая должна стать главным инструментом в решении проблем становления водородной энергетики в России и решить следующие проблемы:
- крупномасштабного производства, хранения, транспортировки, безопасности водородного топлива, его удешевления;
- создания, освоения и производства широкой гаммы водородных топливных элементов надежных и относительно дешевых;
- использования водорода и топливных элементов в различных отраслях и сферах экономики (на транспорте, в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве, портативных радиоэлектронных устройствах и т.
Государственное регулирование перехода к водородной энергетике
Проект использует опыт научно-исследовательской работы и развития творческих международных связей МИРЭА в области высоких технологий, в том числе водородных, накапливавшийся с 90-х годов прошлого века.В настоящем виде проект, включающий 14 субпроектов, является предварительным результатом социологического эксперимента, проводимого в МИРЭА. Назначение эксперимента поиск новых форм исследований и профессионального общения, обучения, введения дополнительной специализации в области водородной энергетики.
Проект отражает лишь наиболее существенную часть этой работы, выполненной авторами (19 студентов под руководством 4 преподавателей) и представленной в трудах МИРЭА, изданных АСМИ, редакцией журнала Драгоценные металлы. Драгоценные камни, издательством ИКАР, а также опубликованных в Интернете.
Его основным стержнем является креативная деятельность студентов, которые соединяют образование, науку и инновации в конкретных субпроектах, ориентированных на рынок водородных технологий.
В 2006 г. проект отмечен дипломом Международного форума Водородные технологии для производства энергии официального мероприятия в рамках председательства РФ в Группе восьми, представлен на сайт Президента РФ для Саммита-2006, получил одобрение участников ряда крупных международных форумов по водородной энергетике. Начиная с 2007 г. состав его участников существенно расширен, прежде всего за счет ЭСНЛ, работающих в УМНИЦ Соколиная Гора в составе независимых творческих групп вузов России и других стран СНГ
В настоящее время социологический эксперимент охватывает около 50 кафедр вузов России, Белоруссии и Украины, свыше 120 подшефных школ МИРЭА в Москве, на Урале и в Сибири, а также отдельные творческие группы в Швеции, Германии и Франции. В 20072010 гг. эксперимент будет продолжен в Испании, Италии и других странах Евросоюза в соответствии с программой Ассоциации европейских технических университетов TIME по подготовке топ-менеджеров для Европы.
Пилотный проект МИРЭА имеет важнейшее значение для активного вовлечения нового поколения в разработку и инновационное освоение ключевого направления современной энергетической революции. Накопленный опыт подготовки кадров для водородной энергетики с применением современных информационных технологий может получить широкое распространение как в России, так и в зарубежных странах.
Государственное регулирование перехода к водородной энергетике. Центральное звено государственной энергетической политики
Водородная энергетика с самого зарождения представляла собой пример плодотворного международного сотрудничества. Проблемы энергетики по самой своей сути интернациональны, и поэтому неудивительно, что по ним, как и по многим другим энергетическим проблемам, сложилась международная система обмена информацией. Основой ее являются регулярно собираемые Международной ассоциацией по водородной энергетике раз в два года всемирные конференции. Так в 1984 г. академик В.А.Легасов охарактеризовал переход от общих глобальных концепций водородной энергетики и водородной экономики к конкретным разработкам, в которых Россия участвует практически.
Переход на водородную энергетику означает крупномасштабное производство водорода, его хранение, распределение,
транспортировку и использование для выработки энергии с помощью топливных элементов. Водород находит применение и в других областях, таких как металлургия, органический синтез, химическая и пищевая промышленность, транспорт и т. д.
За рубежом на протяжении десятилетий в различных направлениях водородной энергетики усиленно работает более 1 тыс. фирм, компаний, концернов, университетских лабораторий, государственных и научно-технических объединений. Фактически задача состоит в том, чтобы создать топливные элементы и использовать водород для получения электрической энергии.
Во всяком случае именно топливным элементам Российская академия наук при поддержке ГМК Норильский никель уделяет основное внимание. К настоящему времени во многих развитых странах мира приняты национальные программы работ по водородной энергетике и топливным элементам, их финансируют правительства, частные компании.
Это научно-техническая сторона вопроса.
Но есть здесь и общественно-политическая сторона. Связана она прежде всего с энергетической безопасностью государств. США, Япония и многие другие развитые страны, озабоченные растущей энергетической зависимостью от импорта топлива, прилагают все больше усилий для повышения своей энергетической безопасности.
В последние годы они все больше внимания и средств уделяют исследованию проблем водородной энергетики. Принимаются энергетические программы, которые актуализируют эти проблемы, создают реальные общественно-политические основы будущих крупных затрат.
Россия находится в другом положении. Ограничения по энергодефицитности нам пока не грозят, но общемировая тенденция указывает на то, что нашей стране следует проявлять максимальную бдительность и дипломатическую активность, чтобы в наибольшей мере воспользоваться открывающимися коммерческими преимуществами самой обеспеченной энергоресурсами страны.
Нет сомнений в том, что человечество, возникнув в биосфере, привносит в нее новое качество, создавая и развивая одну за другой искусственные сферы: машинную, научно-техническую, информационную, институциональную, и вот теперь завершает формирование энергетической. Таким образом наполняется все большим содержанием и механизмами функционирования провозглашенная В.И.
Вернадским ноосфера сфера разума, которая, не будучи еще в полной мере развитой, между тем уже помогает людям в борьбе за выживание, создавая предпосылки устойчивого развития.
Важно учитывать, что на современном, переходном к водородной энергетике этапе российская наука имеет достаточно высокий потенциал в технико-технологических вопросах, но внимание к этим проблемам общественных наук явно недостаточное. Полезно, используя учение В.И.
Вернадского о ноосфере, продолжить разработки проблем перехода России к водородной энергетике, а затем и к водородной экономике в союзе технических и общественных наук для более детальной проработки открывающихся возможностей, обеспечивающих экономические преимущества нашей страны.
Сейчас самое время подумать о месте в мировом водородном хозяйстве, которое может и должна занять Россия. По-видимому, надо говорить о поэтапной последовательности интеграции нашей страны в мировую водородную экономику. На первом этапе активного развития водородной энергетики могут быть применены российские запасы углеводородов, с помощью которых в результате каталитических методов, с использованием платиноидов можно производить водород в значительных объемах.
На втором этапе просматривается возможность электролиза воды с помощью ядерной энергии на атомных реакторах в ночные часы.
Таким образом, энергосфера России выступает принципиально новой платформой ускоренного развития нашей страны по причинам ее рыночной востребованности, высокого уровня инновационности при создании нарастающих научных разработок по водородной тематике, их практической реализации в технологиях уже освоенных и принципиально новых (атомно-водородные двигатели для длительных маршрутов в космосе и т. д.) и реальной возможности нашей страны стать государством-донором, обеспечивающим полностью или частично своих соседей не дешевыми энергоресурсами, а дорогими услугами по обеспечению их энергобезопасности.
Переход к водородной энергетике становится централь-ным звеном долгосрочной энергетической стратегии российского государства, важным сегментом инновационного пространства.
В новейшей истории России начинается новый этап. Экономика развития, которая только начала проявлять себя в нашей стране, уже имеет красноречивые достижения. Ряд российских компаний успешно превращается в транснациональные и активно работает во многих странах мира. Проявляется новая тенденция, отмеченная в докладе Всемирного банка.
Концентрация и активность российского капитала нарастает ускоренными темпами: 22 крупных частных собственника, объединенных в крупнейшие бизнес-группы, контролируют объем продаж на сумму 2 трлн руб. и 1,8 млн служащих. Это убедительно подтверждает острую необходимость в более действенном государственном регулировании экономики и прежде всего ее ресурсо- и энергоэффективности.
Рыночные методы эффективного государственного воздействия на экономику в последние годы демонстрируют не только страны золотого миллиарда, но и целый ряд стран, опыт которых в нашей стране изучался недостаточно внимательно.
На территории России в последнее время активно изучается целый ряд нефтегазоносных территорий, в их числе морские территории Каспия и район Сахалина. Российская Арктика выступает, пожалуй, самым мощным резервом развития отечественного энергосектора. Представляется, что имеющиеся трудовые, минерально-сырьевые и инфраструктурные (транспортные, научно-технические и т. д.) факторы ставят на повестку дня ускоренное освоение богатств энергосферы нашей страны на новых энергетических и организационных принципах.
Арктика огромное поле для высокоэффективной деятельности.
Президент Statoil Хельге Лунд не так давно заявил: Россия и Норвегия имеют две главные газовые компании, а именно Газпром и Statoil, которые являются естественными партнерами и готовы взять на себя инициативу по освоению ресурсов арктических регионов. Обе компании играют существенную роль в превращении морских арктических регионов в новую ведущую нефтегазовую провинцию Европы и в создании системы надежных поставок на европейский и североамериканский рынки.
Каждая из наших компаний способствует экономическому росту и благосостоянию российского и норвежского общества. Именно здесь, как в самом экологически ранимом регионе, следует массово внедрять водородную экономику и делать это, используя огромные достижения норильчан, ЛУКойла, Вьетсовпетро.
Есть еще один очень важный организационный аспект устойчивого развития энергосферы. Дело в том, что международный рынок товаров и услуг формируется очень неравномерно. Понятно, что ТЭК всегда был в поле пристального внимания государств и бизнеса, банков и предпринимателей.
Постоянный коммерческий интерес к энергоносителям привлекал внимание, приводил к концентрации капиталов, науки и в конечном итоге сформировал крупнейшие транснациональные корпорации (ТНК). Именно они формируют деловые отношения в энергосфере планеты, которые определяют мировое развитие.
Региональная энергетическая политика при переходе к водородной энергетике
Уникальные запасы углеводородного сырья это очень серьезное экономическое преимущество нашей страны, которое необходимо должным образом учитывать при переходе к водородной энергетике, причем не только на общегосударственном, но и на региональном уровне. В этом отношении государственная региональная политика должна строиться с учетом принципиальных различий условий энергообеспечения и структуры топливно-энергетических балансов таких макрорегионов страны, как северные, южные и центральные районы европейской части России, Урал, Сибирь, Дальний Восток и районы Крайнего Севера.Правильный учет этих различий обязательное условие обеспечения их энергетической безопасности. Особого внимания заслуживает российский Арктический суперрегион главная кладовая углеводородного сырья на планете.
С учетом экологической ранимости северных регионов водородная энергетика должна начинать работать здесь в первую очередь.
Опыт СССР в развитии Западной Сибири, в создании и развитии Норильского промышленного района, американский опыт развития Аляски все это полезно не только пере-
осмыслить, но и создать на его основе адекватные управленческие структуры, которые станут современным локомотивом устойчивого развития России на базе перехода к водородной экономике.
При этом надо признать и то, что в целом территориальный фактор негативно сказывается на конкурентоспособности российской экономики из-за необходимости значительных транспортных расходов, так как большая часть России территория с очень низкой плотностью населения. Это резко увеличивает затраты на создание транспортной инфраструктуры, систем телекоммуникаций и энергообеспечения, с чем нельзя не считаться, рассматривая перспективы перехода к водородной энергетике.
Целями государственной региональной энергетической политики на федеральном уровне являются углубление межрегиональной интеграции и создание единого экономического пространства в энергетической сфере. Это осуществляется путем развития межрегиональных рынков энергоресурсов и транспортной инфраструктуры, оптимизации территориальной структуры производства и потребления топливно-энергетических ресурсов. Районам России с высокой стоимостью энергоресурсов и их низкой обеспеченностью отдается приоритет в развитии энергетики (Дальний Восток, Забайкалье, Северный Кавказ, Калининградская область).
Все это необходимо учитывать при разработке национальной концепции перехода к водородной энергетике.
В современных условиях необходима диверсификация системы снабжения энергетическими ресурсами регионов Крайнего Севера и приравненных к ним местностей. Для каждого из этих регионов должны разрабатываться индивидуальные программы повышения их обеспеченности энергетическими ресурсами, что практически уже реализуется в целом ряде регионов, однако пока еще без учета назревшей необходимости перехода к водородной энергетике.
Необходимо приведение регионального законодательства в соответствие с федеральным и осуществление региональными органами управления энергетическим хозяйством следующих функций, связанных с переходом к водородной энергетике:
- разработка, реализация и мониторинг региональных энергетических программ (в том числе программ топливо-и энергообеспечения и энергосбережения регионов, совместимых с программами водородной энергетики);
- проведение активной энергосберегающей политики, создание и управление региональными фондами энергосбережения;
- организация и регулирование теплоснабжения, модернизации и рационализации теплового хозяйства и теплоснабжения потребителей коммунальной энергетики;
- оказание поддержки независимым производителям топлива и энергии, использующим энергоресурсы местного значения, обеспечивающим доработку истощенных месторождений, создающим новые генерирующие мощности в энергетике и осваивающим возобновляемые (альтернативные) источники энергии.
Существенное значение для реализации региональной энергетической политики в условиях перехода к водородной экономике приобретает координация деятельности органов государственной власти субъектов Российской Федерации в рамках федеральных округов, включая уточнение прогнозов территориальной динамики производства и потребления энергоресурсов, согласование заданий и мероприятий региональных энергетических и федеральных целевых программ и Национальной водородной программы.
Одной из важнейших задач государственной энергетической политики при переходе к водородной экономике является гарантированное обеспечение энергетическими ресурсами населения, социально значимых и стратегических объектов по доступным ценам.
Система государственного регулирования ресурсоэнергоэффективности в условиях перехода к водородной энергетике должна учитывать временной фактор пропорционального развития, выделяя его тактические и стратегические задачи, учитывая необходимость и возможность сочетания экономических интересов государства, отраслей и предприятий. В совокупности такой комплекс мер и условий экономического регулирования, направленный на достижение стратегических целей, образует структурную политику развития минерально-сырьевого и топливно-энергетического комплекса в период перехода к водородной экономике.
Институциональный подход при переходе к водородной энергетике
Одним из важнейших условий успешного продвижения к водородной энергетике в России является институциональный подход к решению этой стратегической задачи.В плане развития водородной энергетики особенно важно то, что институциональная экономика, как правило, все явления рассматривает совместно с политикой и социальными явлениями. Институциональное развитие экономики происходит под влиянием взаимодействия между институтами и организациями (институты определяют правила игры, организации являются игроками).
Рыночная идеология и ее пропаганда в нашей стране, резко изменившие принципы экономической жизнедеятельности, не проводятся целенаправленно, государство не принимает достаточных мер по формированию эталонов современной институциональной экономики и за это расплачивается низкими рейтингами доверия власти, малой активностью населения в предпринимательстве, широким распространением нелегитимной жизнедеятельности. Все это требуется учитывать и в процессе перехода к водородной энергетике.
Институты продукт исторического развития. При оценке их роли в процессе революции в энергетике необходимо обращать внимание на то, что их изменение должно учитывать не только новые явления в экономической жизни общества, возможность обеспечения ими преодоления негативных последствий разного рода перемен, прежде всего революционного характера, но и необходимость сохранения всего ценного из наследия прошлого.
Эти неформальные нормы меняются медленно, постепенно, но создают легитимную основу для действия новых принимаемых законов, правил поведения людей. Следовательно, формирование институциональной среды в каждый данный период времени должно учитывать траекторию предшествующего развития, что представляет собой решающее условие к пониманию долгосрочных экономических изменений, в данном случае предусмотренных водородной экономикой.
Использование водородной энергетики в современных условиях требует целого комплекса мер по оказанию услуг потребителям. Прежде всего убедительной, творческой и успешной рекламы, умения обеспечить поддержку со стороны влиятельных организаций и личностей, а этому специалисты российских компаний пока еще только учатся.
Несовершенство хозяйственного законодательства и непрозрачность отношений собственности, тяжесть налогового бремени и недостаточная защищенность предприятия от различного рода угроз обычно вызывают справедливое возмущение. Что ждет водородную энергетику в России с этой стороны?
Трудно ответить на данный вопрос сегодня, зная, что институциональные рамки определяются экономической эффективностью, где важную роль играют интересы взаимодействующих субъектов рынка и в первую очередь тех, кто причастен к установлению формальных правил, то есть государственных чиновников.
Исключение государства, равно как и изображение его в качестве рядового рыночного агента, серьезно препятствуют выработке новой концепции трансформирующихся рынков, а в данном случае в России существенно сокращают нормативно-правовую базу водородной энергетики.
Совершенствование институциональной среды в целях повышения эффективности энергообеспечения предполагает осуществление системных мер: улучшение законодательства; повышение грамотности населения; обеспечение более высокого научно-технического уровня использования различных видов энергии; повышение прозрачности в получении результатов по экономии энергии и т. д.
Реализация этих разносторонних мер должна направляться государством, поддерживаться обществом, СМИ. Успехи этих мероприятий должны находиться в фокусе внимания системы образования и переподготовки специалистов, при воспитании подрастающего поколения.
Система контролинга удовлетворения энергетических потребностей регионов, по убеждению авторов, становится решающим звеном их легитимного развития и должна постоянно совершенствоваться. К статистическим методам государственного контроля систематически, по мере развития региона и возникновения новых потребностей, должны прибавляться научно-аналитические методы выявления слабых звеньев и угроз энергобезопасности в регионах.
Исполнительная, законодательная и судебная государственная региональная власть может и должна расширять зону контролинга за счет назначения высокопрофессиональных фирм-операторов для создания действенного консалтинга. Развитие гласности и укрепление законности и надежности энергообеспечения позволят привлечь предпринимателей и осуществлять общереспубликанскую деятельность на их средства; превращать выявленные резервы в доходы предпринимателей; обеспечивать сокращение нерационального энергопотребления; укреплять безопасность и увеличивать налоги для бюджета региона.
В качестве убедительного примера важности контроля управления уместно вспомнить ситуацию с проектом Сахалин-2, который уже вошел в фазу активной добычи нефти. Из-за невыгодно заключенного контракта долги России постоянно возрастали, множились экологические нарушения.
Проведенные акции Госкомприроды с широким обнародованием допущенных грубейших отступлений от законодательства позволили российскому руководству вернуть себе управление международным проектом: крупнейшие компании уступили государству (за неплохую сумму в 7,45 млрд долл.) 50% акций плюс одна акция этого проекта. Фирмой-оператором был назначен Газпром.
Международное сотрудничество в энергетике, о котором так уважительно писал В.А. Легасов в 80-е годы прошлого века, и сегодня дает образец системного регулирования перехода к водородной энергетике в России, при котором государственное регулирование, в том числе и на уровне регионов, осуществляется в сочетании с общественным и корпоративным регулированием.
В сущности, это и есть институциональный подход в действии, в котором каждый из его субъектов играет свою собственную роль в соответствии с общепринятыми правилами.
В настоящее время правительства развитых стран активно поддерживают, в том числе законодательно в области экологии, а также бюджетным финансированием развитие водородной энергетики. Так, в США правительство выделило 1,7 млрд долл. на коммерциализацию транспортных средств на водородных топливных элементах и еще 1,2 млрд долл. на производство водорода из угля без эмиссии СО2. Правительство Японии заявило о том, что к 2010 г. выведет на дороги страны 10 тыс., а к 2020 г. 50 тыс. водородных автомобилей, обеспечив их соответствующими заправками.
Не остаются в стороне и Австралия с Канадой.
К сожалению, наша страна на государственном уровне пока не выделяет достаточных финансовых ресурсов для проведения упомянутых работ. Однако в стране еще не забыт опыт успешной реализации плана ГОЭЛРО в труднейших экономических условиях.
Появились и такие новые эффективные производственные комплексы глобального масштаба, как ГМК Норильский никель, ЛУКойл, Газпром и другие, которые уже сейчас берутся за разработку водородной экономики в общенациональном масштабе. И что не менее важно, есть научные, образовательные и общественные учреждения и организации, которые самым активным образом продвигают в жизнь водородную энергетику и водородную экономику, то есть налицо полный набор необходимых институциональных инструментов, уже действующих в нашей стране и готовых действовать дальше.
В 1970-е годы Комиссия АН СССР по водородной энергетике и Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова возглавили общесоюзное водородное движение.
Началось издание сборника Атомно-водородная энергетика и технология, до начала 1990-х годов проводились всесоюзные семинары по атомно-водородной энергетике.
В середине 1990-х годов в Украине Донецкий национальный технический университет, где этими проблемами занимались с 1977 г., организовал международные конференции по водородной обработке материалов. В 2001 г. университет совместно с МАВЭ, Международной инженерной академией (Россия), Инженерной академией Украины и Донецким инженерно-физическим центром инициировал создание Объединенного научного и координационного совета по перспективам перехода к водородной экономике ОНК-совета.
К настоящему времени в состав ОНК-совета вошли десятки организаций, предприятий и вузов стран членов СНГ Его основная деятельность ориентирована прежде всего на субъекты СНГ, причем на их особо нагруженные промышленно и экологически мегаполисы, такие как Донбасс в Украине, Московский, Уральский и Кузбасский регионы в России и т.
Инновационная образовательная мегапрограмма
Все это делает обучение менее затратным, чем в Европе, следовательно, более конкурентным. Если оно будет проводиться в русле действующих энергетических и экологических программ ООН, ЮНЕСКО и Евросоюза, то это еще более повысит его конкурентоспособность.Развитие корпоративного обучения в сфере водородной энергетики на Соколиной Горе начинают с изучения потребности в квалифицированных кадрах компаний Евросоюза, связанных с коммерциализацией водородной энергетики. Особое внимание уделяется компаниям, заинтересованным в перемещении своих производственных мощностей на территорию России. Проекты обучения поддержаны на государственном уровне в Совете Федерации, Государственной Думе и Министерстве образования и науки.
Центру обещано 50-процентное государственное финансирование на этапе создания коммерчески эффективной системы обучения, однако при условии, что остальные 50 процентов предоставят заинтересованные компании. В целом вся система водородного обучения, которая проектируется Соколиной Горой прежде всего для государственных нужд России, может включать на договорной основе корпоративное или частное обучение.
Инновационная образовательная мегапрограмма
Инновационная образовательная мегапрограмма Дополнительная специализация по водородной энергетике для технических и гуманитарных вузов России (далее ДСВЭ) имеет основной целью повышение качества высшего профессионального обучения, связанного с водородной энергетикой (ВЭ) и другими экологически чистыми видами энергии. Это принципиально важно в плане инновационного прорыва и устойчивого развития России в XXI в.ДСВЭ обеспечивает специалистам, бакалаврам, магистрам и аспирантам, выпускникам технических и гуманитарных вузов:
- полноценное образование и необходимую компетенцию для успешной профессиональной деятельности по поддержке экологической, энергетической и информационной безопасности и устойчивого развития РФ в условиях глобального экологического кризиса, энергетической и информационной революции;
- знания, умения, навыки и личный опыт творческой деятельности в реальном научно-производственном секторе с применением информационных технологий на стратегических направлениях инновационного прорыва РФ в XXI в.;
- повышенную востребованность на рынке труда благодаря практике личного делового сотрудничества в рамках подготовки и реализации Национальной программы водородной энергетики РФ (НПВЭ РФ) на период до 2050 г., разрабатываемой и частично реализуемой в настоящее время в РФ.
Общая характеристика. В самом общем виде ДСВЭ содержит основы экологически чистой энергетики для вузов и средних школ применительно к местным и региональным проблемам устойчивого развития с учетом негативных национальных и глобальных тенденций.
Она является важнейшей составной частью водородного всеобуча, призванного охватить деятельную часть населения страны при переходе к водородной экономике.
Водородная энергетика центральный стержень содержания ДСВЭ. Вокруг нее концентрируется основная проблематика, связанная со всеми другими восполняемыми источниками энергии и перспективами инновационного прорыва России в XXI в.
Не требуя специальных знаний, ДСВЭ содержит общие сведения об экологически чистой энергетике, которые базируются на программе среднего образования, но не включены в нее, и поэтому малоизвестны даже среди выпускников вузов.
В сравнении с другими программами содержание ДСВЭ имеет ряд существенных преимуществ, а именно:
- одинаково свободно воспринимается в технических и гуманитарных вузах;
- доступно не только студентам, но и школьникам, их родителям, учителям, широким слоям населения страны;
- легко вписывается в учебные программы, принятые не только в вузах, но и в средних учебных заведениях, использующих систему развивающего образования;
- не требует введения дополнительных курсов и часов, реализуясь в результате некоторого обновления действующих учебных программ и планов с применением активных методов обучения;
- допускает сочетание с любыми видами научно-производственной деятельности, в том числе информационной, в секторе реальной экологии и экономики.
ДСВЭ реализуется прежде всего на занятиях по основ -ной специальности, в рамках производственного обучения, а также на практике по месту жительства и учебы под руководством преподавателей и учителей, опирающихся в своей работе на принципы педагогики сотрудничества.
Особое значение в ДСВЭ придается совместной разработке прогнозов, проектов, планов, программ, моделей и других продуктов опережающего отражения действительности в сфере экологической и энергетической безопасности регионов и отраслей.
Студенты и школьники в рамках ДСВЭ вместе с педагогами участвуют в конференциях, симпозиумах, круглых столах, конкурсах, выставках и других подобных мероприятиях, их организации и проведении, ведут личные научно-исследовательские разработки в соответствии со своей профессиональной ориентацией.
Внеучебная работа по программе ДСВЭ ведется в рамках неформальных молодежных объединений нового типа водородных клубов. Новый тип объединения обусловлен инновационной профессиональной направленностью и клубной формой межличностного креативного общения в рамках разработки и реализации инновационных проектов.
В результате созданные студентами и преподавателями в процессе творческого сотрудничества инновационные продукты включаются в реальную экономику в качестве конкурентоспособных проектов. Например, новые информационные средства становятся полноправной частью СМИ, действующих на информационном рынке РФ и других стран СНГ в условиях ВТО.
Эффективность подобной работы подтверждает опыт творческих групп из вузов, работающих в контакте с УМНИЦ Соколиная Гора, а также Водородного клуба МИРЭА с филиалами в вузах и школах РФ. Этот опыт получил поддержку на Международном форуме и выставке Водородные технологии для производства энергии официальных мероприятиях Российской Федерации в 2006 г. в рамках Большой восьмерки.
Клубная форма работы заслуживает особого внимания. Она помогает студентам и школьникам в осмыслении международных, национальных, региональных и местных проблем развития, воспитывает толерантность, культурные и нравственные ценности нового поколения российских инженеров.
Задачи, реализуемые в рамках ДСВЭ
Инновационно-образовательные задачи. 1) Формирование благоприятствующей развитию международной энергетики (ВЭ) инновационной образовательной среды в информационном поле РФ путем системного конструирования и практического применения специальных информационных средств. 2) Введение ДСВЭ в рамках принятых в вузе учебных планов без дополнительных аудиторных часов за счет внедрения новых форм организации образовательного процесса и активных методов обучения, отвечающих современному мировому уровню образования и в полной мере опирающихся на действующие в РФ программные и правовые нормативные документы по развитию ВЭ. 3) Модернизация содержания курсов по принятым в вузе специальностям и специализациям путем обновления учебных программ, целевого включения новых тем из области ВЭ.
Применение технологий развивающего образования, подкрепляемых креативной внеаудиторной деятельностью.
Научно-производственные задачи. Полное соответствие профессионального уровня выпускников современным требованиям научного производства.
Приобщение студентов к требованиям мировых научно-производственных стандартов в области ВЭ, позволяющее им с первого курса практически испытывать себя на этом поприще.
Научно-исследовательские задачи. Полноценное участие выпускников в научно-исследовательской работе, овладение принципами инженерного творчества, научными методами опережающего отражения действительности прогнозирования, проектирования, планирования и моделирования, опытом разработки и реализации инновационных проектов ВЭ с применением высоких технологий, прежде всего информационных.
Формы реализации ДСВЭ:
- аудиторные и внеаудиторные занятия (лекции, семинары, лабораторные работы, производственное обучение и практика, курсовые и дипломные проекты и др.); обогащенные материалами ДСВЭ в рамках принятого учебного плана по специальности и основной специализации;
- научно-производственная практика в лабораториях вуза, профильных предприятий и организаций в соответствии со специальностью, основной и дополнительной специализацией, ориентированных на содействие развитию экологически чистой ВЭ;
- личное деятельностное участие:
- в научно-аналитической работе, включая сравнительный анализ и обобщение результатов, полученных в ходе развития водородной и других видов экологически чистой энергетики атомно-водородной, ветровой, биологической, солнечной, термоядерной, химической, гидроэнергии и др.;
- в водородном всеобуче в РФ, его организации и проведении в системе высшего, среднего и среднего специального образования, в учреждениях, на предприятиях, по месту жительства;
- в научно-производственных мероприятиях по ВЭ: круглых столах, конференциях, симпозиумах, конкурсах, выставках и других мероприятиях;
- личные научно-исследовательские разработки в рамках учебных планов под руководством преподавателей в курсовых и дипломных проектах, содействующих развитию ВЭ в радиотехнике, электронике и автоматике; в оборонно-промышленном комплексе и связи; в жилищнокоммунальном хозяйстве; в производстве, хранении, транспортировке, применении и безопасности водорода;
- создание новых информационных продуктов: прогнозов, проектов, планов, программ, моделей, баз данных, СУБД, АИС, сайтов, типовых информационных мероприятий (конкурсов, конференций, симпозиумов и т. п.), учебных пособий, специальных и научно-популярных изданий, газет, журналов, монографий и других печатных продуктов в целях экологической, энергетической и информационной безопасности регионов и отраслей;
- межличностное креативное общение в рамках разработки и реализации инновационных проектов, способствующее личному конструктивному участию в постановке, обсуждении и решении международных и национальных экологических, энергетических и информационных проблем, а также в воспитании толерантности и новых культурных и нравственных ценностей нового поколения российских инженеров.
Теоретическое, прикладное и методическое обеспечение ДСВЭ
Теоретическое и прикладное обеспечение ДСВЭ в содержательном отношении базируется: на научных концепциях ноосферы (В.И. Вернадский), цикличного развития общества (Н.Д.
Кондратьев, П.А. Сорокин и др.), опережающего отражения действительности (П.К.
Анохин); на концепции перехода РФ на модель устойчивого развития, принятой Правительством РФ и утвержденной Указом Президента РФ; на концептуальных установках инновационных проектов ВЭ РФ на период до 2050 г.; на экологических программах ООН, ЮНЕСКО и Евросоюза, в том числе осуществляемых в рамках Ассоциации TIME (Top Industrial Managers for Europe).
В целом ДСВЭ строится на новых методологических основаниях, представленных гуманистической парадигмой, определяющей саморазвитие человека как высшую ценность и опирающейся на педагогику сотрудничества и целевой личностный деятельностный подход к обучению, который обеспечивает наибольшую эффективность непрерывного образования.
При этом содержание применяемых методов существенно модернизируется. Так, системно-деятельностный подход означает переход от традиционной триады знание умение навыки к деятельностной триаде деятельность сознание личность. Методы активного обучения инженерному творчеству осуществляются с применением современных (в том числе компьютерных) информационных средств и, как правило, в рамках других инновационных педагогических технологий.
Личностный подход сочетается с активной творческой деятельностью, выступая уже не альтернативой традиционному социоориентированному подходу (вопреки мнению некоторых педагогов), а его важнейшим аспектом.
Социоориентированный подход проявляется прежде всего в том, что определяет все другие методико-технологические подходы организации ДСВЭ. Эти подходы в первую очередь опираются на инновационные образовательные, научно-технические, экологические, экономические, социальные, политические, информационные и другие технологии, позволяющие осуществить перевод основных содержательных блоков ДСВЭ на уровень способов, процедур и методов деятельности, принятых соответствующими институтами нашего общества.
Инновационные образовательные, научно-технические и экологические блоки интеллектуального фактора настраивают менталитет общества на новые прорывные технологии. Эти технологии концентрируются вокруг ВЭ и других экологически чистых видов энергии, оказывают консолидирующее влияние на самые различные слои образованного населения от деятелей науки и техники (включая младших научных сотрудников и инженеров) до менеджеров, педагогов, журналистов, учащейся молодежи.
В настоящее время наиболее обеспечены новыми технологиями научно-технические исследования ВЭ, которые, по данным МАВЭ, выполняются более чем в 40 странах мира (РФ в чем-то ниже, в чем-то выше общего уровня). ДСВЭ в первую очередь создает некий контур будущей государственной учебной программы, включающей основы ВЭ, правила эксплуатации, технику безопасности и т. д.
По мере своего развития ДСВЭ дополняется учебными курсами, освещающими ВЭ в плане экологической, энергетической и информационной безопасности РФ с учетом специфики регионов и отраслей. С этой целью в рамках ДСВЭ будут приняты следующие базовые образовательные специализации (и технологии): 1) научно-производственные (прежде всего энергетическая, оборонная, экологическая и другие в соответствии с основными техническими специальностями, связанными с ВЭ); 2) экономические; 3) социальные; 4) политические; 5) педагогические; 6) информационные.
Каждая из этих базовых специализаций имеет определенный набор базовых спецкурсов. Так, проект базовой педагогической специализации включает водородные курсы по всей номенклатуре утвержденных в стране педагогических специальностей и специализаций для преподавателей вузов, учителей средней школы, в том числе предметников, классных руководителей, организаторов тематических кружков, клубов с учетом их профессиональных задач.
Базовые спецкурсы предназначены для всех форм обучения, включая дистанционное обучение.
В целом используемые технологии обучения входят в инструментарий педагогики сотрудничества, основанной на деятельностном подходе к обучению. При этом формы организации образовательного процесса дифференцированы и представлены в сочетаниях, обеспечивающих наибольшую эффективность: академическая в сочетании с клубной, групповая в сочетании с индивидуальной и т. д.
Методы обучения проблемно-поисковые, творческие, предусматривающие поэтапное развитие проблемы от учебно-производственной практики первого курса до курсовых проектов, производственного обучения на старших курсах и дипломного проекта.
На уровне предметного обучения успешно применяются известные технологии полного усвоения, модульного и проектного обучения, диалоговые, игровые и другие технологии, каждую из которых характеризуют концептуальность, системность, эффективность, управляемость, алгоритмизация, стандартизация и структурирование учебного материала, а также воспроизводимость и актуальность.
Базовый информационный вектор ДСВЭ аккумулирует все информационные технологии, применяемые в обществе в целях развития ВЭ. И хотя РФ не обладает такими же значительными информационными возможностями, какие имеются сегодня в промышленно развитых странах, ее возможности применительно к развитию ВЭ растут по мере становления информационного общества.
ДСВЭ опирается на современные информационные технологии, которые применяют в настоящее время инновационные образовательные, научно-технические, экологические, экономические, социальные, политические и другие институты нашего общества, принимающие участие в развитии ВЭ.
Центральное место в ДСВЭ занимают инновационные образовательные технологии, обеспечивающие ее новыми учебными средствами, которые реализуют возможности информационно-коммуникационных технологий. Эти технологии активизируют творческую деятельность, развитие и закрепление профессиональных навыков, позволяют реализовать принципиально новые формы и методы обучения.
К последним относятся электронные учебные пособия и учебники, БД, СУБД, АИС, АСДО, сайты, другие интернет-ресурсы.
Для углубления ДСВЭ используются инновационные компьютерные программы, осуществляющие информационную поддержку ДСВЭ различными СМИ. В частности, используются специальные компьютерные программы, разрабатываемые на основе теории решения изобретательских задач в СМИ, public relations, менеджменте, маркетинге и рекламе фирмой ТРИЗ-ШАНС.
Эти программы получают свое развитие в дипломных и коммерческих проектах студентов.
Методы и способы распространения ДСВЭ
1. Разработка учебно-методических рекомендаций, учебных программ и пособий совместно с творческими группами других вузов, работающих в контакте с УМНИЦ Соколиная Гора.
2. Презентации, учебно-методические и научные доклады преподавателей и студентов на конференциях, симпозиумах, круглых столах и деловых встречах.
3. Публикации в российских печатных и сетевых изданиях, в том числе в сборниках материалов конференций, симпозиумов, круглых столов, журналах Водородный всеобуч, Евролидер, вестниках ИА Auto-H2, на сайтах Водородного клуба МИРЭА.
4. Распространение созданных в рамках ДСВЭ рефератов, статей, описаний и программных продуктов через Интернет.
5. Коммерческие рассылки рабочих версий по заказу и бесплатные рекламные рассылки демо-версий программ, пользующихся коммерческим спросом.
6. Обучение через автоматизированные обучающие системы, созданные в рамках ДСВЭ.
7. Обучение в рамках программ повышения квалификации, семинары с преподавателями, обмен опытом и посещение занятий по ДСВЭ.
Механизмы управления реализацией мегапрограммы
Управление ДСВЭ включает следующие основные функции:
- систематический сбор информации по вопросам реализации ДСВЭ и ее проектов;
- периодический анализ и обобщение итоговой информации по реализации ДСВЭ и ее проектов для принятия необходимых управленческих решений;
- корректирование ДСВЭ и ее проектов с учетом ранее намеченных целевых установок, а также новых условий и требований, выдвигаемых жизнью;
- выявление, рассмотрение, обоснование, выдвижение, согласование и принятие новых целевых установок, развивающих и дополняющих ДСВЭ;
- продвижение ДСВЭ и ее проектов на национальный и мировой рынок;
- многоканальное финансирование ДСВЭ и ее проектов, в том числе со стороны бизнеса и контроль над использованием целевых средств.
Системность и масштаб влияния мегапрограммы
В вузах на инновационных направлениях технологического развития страны в рамках действующей системы образования формируется принципиально новая образовательная подсистема. Она ориентирована не на соединение с практикой полученных в аудиториях теоретических и прикладных знаний, а на изучение и усвоение особенностей реальных научно-производственных процессов на опыте личной профессиональной деятельности в новых экономических условиях.
Эта постоянно действующая подсистема способствует развитию креативного мышления студентов, обеспечивает резкое повышение качества обучения студентов и их совместных с преподавателями исследований в областях, связанных с экологической, энергетической и информационной безопасностью РФ.
Экономика пополняется высокопрофессиональными специалистами и их собственными научными разработками в области инновационного развития радиотехники, электроники и автоматики, оборонной промышленности, энергетики, транспорта, информатизации и связи, драгоценных металлов и драгоценных камней, строительства, ЖКХ и других отраслей, заинтересованных в экологически чистой ВЭ.
В отношении регионов осуществляется активное информационное содействие укреплению их экологической, энергетической и информационной безопасности. С деятельным участием студентов и школьников, при информационной поддержке журнала Водородный всеобуч и интернет-ресурсов Водородного клуба МИРЭА начинается водородный всеобуч в регионах пионерного освоения экологически чистой ВЭ.
На первой очереди Москва и Московская область, Санкт-Петербург, Урал, ряд других, в том числе отдаленных регионов пионерного освоения ВЭ. В вузах и школах этих регионов с участием экологических и краеведческих кружков, других молодежных объединений по методике, разработанной в учебном пособии Энергия будущего, создаются свои водородные клубы или филиалы Водородного клуба МИРЭА.
В сбор предложений для НПВЭ России на период до 2050 г. и ее обсуждение с участием студентов и школьников в дальнейшем вовлекаются все регионы РФ.
В системе высшего профессионального образования еще более укрепляется и активизируется прямая связь государственной системы развивающего образования (Эльконина Давыдова), успешно применяемой в передовых средних школах, с инновационным содержанием высшего образования. В результате этого:
- повышаются качество подготовки абитуриентов к обучению в вузе и, значит, возможности инновационного профессионального обучения, связанного с реальным производством и научными исследованиями в области экологии, энергетики и информационных технологий (что в конечном счете улучшает качество образования);
- преодолевается оторванность традиционного образования от ускоряющихся реальных перемен в производстве и экономике, характерных для XXI в. В связи с этим ожидается коренное улучшение качества и рыночной востребованности высшего профессионального образования, получаемого на базе дополнительной специализации с применением Интернета и иных информационных технологий, связанных с ВЭ и стратегией инновационного прорыва РФ;
- усиливается интеграция вузов, академических институтов и реального сектора экономики. На национальном уровне устанавливаются межличностные связи среди ученых и преподавателей, аспирантов, студентов и даже школьников с общими профессиональными и жизненными ориентациями, которые стимулируют их познавательную, исследовательскую и научно-производственную деятельность.
В связи с этим открываются новые возможности на рынке труда. В частности, ожидается возрастание взаимовлияния системы высшего профессионального образования и реального сектора экономики, в рамках которого на федеральном и региональном уровнях осуществляются целевые инновационные программы экологические, энергетические и информационные.
Основные направления совместной деятельности ученых, преподавателей, студентов и школьников в рамках инновационной образовательной мегапрограммы по водородному всеобучу реализуются с помощью следующих проектов.
1. Учебно-методический и научно-исследовательский центр УМНИЦ Соколиная Гора. Образовательные и научные проекты по ВЭ для российских вузов в настоящее время разрабатывают более 50 независимых творческих групп ученых и педагогов из вузов и академических институтов РФ.
2. Ежегодная Международная конференция Водородная энергетика: регионы и отрасли (ВЭБРО). Центральное стратегическое направление конференции состоит в целенаправленном информационном обеспечении энергетической, экологической и демографической безопасности РФ, ее подъема на уровень экономически развитых стран, прежде всего путем развития экологически чистой энергетики, в первую очередь водородной.
3. Ежегодный Международный симпозиум Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ. Проводится УМНИЦ Соколиная Гора под эгидой Национальной ассоциации водородной энергетики и Министерства образования и науки РФ при поддержке ФГУП НПК Суперметалл.
4. Ежегодная международная деловая конференция Российский рынок драгоценных металлов и драгоценных камней: состояние и перспективы.
ЭНЕРГОУСТАНОВКИ НА ОСНОВЕ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Газификация средних и малых городов и поселков городского типа, создание рынка конкурентоспособных электрохимических энергоустановок с топливными элементами высокой степени заводской готовности и большим ресурсом функционирования (не менее 40 тыс. ч) создаст необходимые условия для их активного внедрения.Наиболее привлекательными для России являются когене-рационные автономные энергетические установки на высокотемпературных топливных элементах (ТПТЭ, ТОТЭ и ФКТЭ), а также модульные ТЭС малой и средней мощности от 250 кВт до 35 МВт, создаваемые на их базе. Такое использование электрохимических энергоустановок с топливными элементами позволяет рассчитывать как на проектирование и ввод новых ТЭС, так и на замену имеющихся неэффективных энергетических мощностей страны по мере их окончательного износа.
Преимущества водородных технологий и ТЭ делают их единственно приемлемыми для развития систем децентрализованного производства электричества и тепла.
Крайне остро также стоит вопрос о замене систем централизованного электро- и теплоснабжения городских районов и домов распределительными автономными системами с целью повышения надежности энергоснабжения, отказа от подземных теплосетей, линий электропередачи и дорогостоящих местных высоковольтных трансформаторных подстанций. Использование для этих целей малых газотурбинных установок нереально из-за существенных уровней их вибрации и шума, особенно в условиях плотной городской застройки, их более низкого КПД, существенно больших операционных расходов на обеспечение эксплуатации и более высокой стоимости генерируемых электроэнергии и тепла.
Оптимальным решением указанной проблемы могут стать только энергоустановки с топливными элементами, оснащенные конвертерами природного газа в богатый водородом синтез-газ. При этом одновременно решается проблема более эффективного использования природного газа.
Возможность комбинированного производства электроэнергии и тепла когенерационными энергоустановками с ТЭ значительно повышает эффективность использования природного газа, снижая его расход почти в 2 раза. Существенно уменьшаются и выбросы углекислого газа, так как электроэнергию и тепло не надо производить и доставлять по отдельности конечным потребителям.
Реализация концепции распределительной когенерации на основе электрохимических энергоустановок с топлив -ными элементами позволит отказаться от уже предельно изношенных подземных теплосетей, линий электропередачи, дорогостоящих местных высоковольтных трансформаторных подстанций и распределительных сетей системы централизованного энергоснабжения, снизить стоимость энергоносителей и повысить энергетическую безопасность.
Привлекательность когенерационных электрохимических энергетических установок с ТЭ для систем распределительного энергоснабжения состоит не только в возможности максимального их приближения к потребителю, но и в подборе мощности в точном соответствии с его потребностями. Все это позволяет снизить пиковый расход природного газа в 4 раза.
Электрохимические когенерационные энергоустановки с ТЭ по капитальным затратам уже сегодня конкурентоспособны и более эффективны по сравнению с нынешней централизованной энергосистемой.
Что же касается операционных расходов (себестоимости выработки 1 кВт ¦ ч электроэнергии и 1 Гкал тепла), то они для систем распределительной когенерации на основе топливных элементов в 23 раза ниже, чем для централизованной энергетической системы. Кроме того, при сравнении технико-экономических показателей электрохимических установок на топливных элементах с традиционными энергоустановками необходимо также учитывать и весь комплекс дополнительных средств, которыми должны оснащаться дизель-генераторы и газотурбинные установки (виброфундаменты, панели шумопоглощения, внешние теплообменники, стойки системы управления и др.).
Только водородные технологии как макротехнологии самого высокого уровня способны обеспечить ускоренный переход экономики страны на инновационный путь развития; создание базовых технологий шестого технологического уклада в промышленности и преодоление сложившихся барьеров роста; решение задачи диверсификации структуры российской экономики и ослабления ее зависимости от сырьевого экспорта.
Создавая новую технологию электрохимического преобразования энергии и распределительной генерации электроэнергии и тепла (холода), мы одновременно должны совершить культурную революцию в энергетике: сформировать новую организацию бизнеса, новый рынок и новый стиль потребления. При этом исключаются потери на электро-и теплотрассах, существенно снижаются сроки инвестиций и основной капитал (рис.
3.21).
Рис. 3.21. Экономика распределительной когенерации
В ближайшие годы будет сформирован новый глобальный технологический уклад, основанный на инновационных энергетических технологиях и топливных элементах.
Итак, распределительная когенерация дает наибольший эффект при использовании автономных энергоустановок на водородных топливных элементах в коммунальной энергетике (при обеспечении домов и микрорайонов нового поколения в крупных городах, поселках городского типа, селах), в сельском хозяйстве (деревни, птицефабрики, животноводческие комплексы, фермерские хозяйства), в вахтовых поселках геологов, нефтяников, газовиков, на наземных и морских буровых установках при освоении шельфа и строительстве газопроводов. Переход коммунальной энергетики на такие автономные установки позволит преодолеть затянувшийся кризис жилищно-коммунального хозяйства заменить изношенные теплосети, снизить себестоимость и повысить надежность энергоснабжения населения и отдаленных районов.
Таким образом, использование автономных энергоустановок на водородных топливных элементах в коммунальной энергетике с полным основанием можно считать основным направлением эффективного использования водородных ТЭ.
Второе направление использование энергоустановок на водородных топливных элементах на транспорте (автомобильном, железнодорожном, речном и морском). Учитывая огромную протяженность российских транспортных магистралей, переход транспорта на энергоустановки с водородными топливными элементами значительно сократит объем вредных выбросов в атмосферу и резко удешевит перевозки грузов и пассажиров.
Третье направление эффективное использование водородных топливных элементов в мобильных телефонах, компьютерах, бытовой электронике, а также в катодной защите и связи.
Основные направления использования топливных элементов представлены на рис. 3.22.
В настоящее время лучшими для широкого применения являются низкотемпературные твердополимерные топливные элементы (ТПТЭ), обладающие высокой плотностью мощности, длительным сроком работоспособности и достигшие наивысшей технологической готовности. Такие ТЭ работают при температуре около 80С, что позволяет им быстро выходить на рабочий режим, и оказываются единственно приемлемыми в системах резервного бесперебойного электропитания и в транспортных системах.
В то же время низкая рабочая температура этих топливных элементов не позволяет эффективно использовать остаточное тепло в качестве дополнительного источника энергии и делает их практически неприменимыми для когенерационных энергоустановок.
Основной недостаток низкотемпературных твердополимерных ТЭ их высокая чувствительность к содержанию примесей оксида углерода (СО) в водородном топливе. Очистка водорода, получаемого путем конверсии (риформинга) природного газа (метана) и других видов углеводородного сырья, от примесей оксида углерода до уровня, не превышающего 5 ррm (5 молекул оксида углерода на миллион молекул водорода), представляет собой очень сложный и дорогостоящий процесс, увеличивающий стоимость энергоустановок с такими ТЭ.
Кроме того, низкотемпературные твердополимерные топливные элементы, в которых в качестве электролита применяются наиболее распространенные в настоящее время протонпроводящие перфторированные мембраны (типа НАФИОН), очень чувствительны к увлажнению. Поэтому в состав энергоустановки с такими топливными элементами должна входить сложная система управления влагосодержа-нием топливного элемента, усложняющая и удорожающая эксплуатацию энергоустановки.
Основные рыночные ниши низкотемпературных твердополимерных ТЭ транспортные применения, энергоустановки автономного бесперебойного электропитания и портативные источники питания.
Указанных недостатков лишены высокотемпературные твердополимерные ТЭ и фосфорно-кислотные топливные элементы (ФКТЭ). Они способны работать при температуре до 200С, что позволяет использовать их для одновременной генерации электричества и тепла (когенерация).
Кроме того, высокая рабочая температура таких ТЭ позволяет снизить требования к содержанию оксида углерода и использовать в энергоустановках относительно простые и недорогие топливные процессоры конверсии углеводородного топлива в риформат, содержащий водород с примесями оксида углерода до 510%.
Высокотемпературные твердополимерные топливные элементы отличаются от фосфорно-кислотных типом электролитной матрицы и способом удержания в ней электролита (концентрированная фосфорная кислота). В твердополимерном топливном элементе используется органическая полимерная матрица на основе полибензимидазола (ПБИ), в которую импрегнирована фосфорная кислота. В фосфорно-кислотном ТЭ концентрированная фосфорная кислота удерживается пористой неорганической матрицей из карбида кремния. Если твердополимерные высокотемпературные топливные элементы с электролитной матрицей на основе полибензимидазола пока еще проходят стадию экспериментальной отработки и подтверждения необходимого ресурса работоспособности (не менее 40 тыс. ч), то фосфорно-кислотные ТЭ являются пока единственными, которые в течение длительного времени производятся в промышленных масштабах.
Подтвержденный ресурс их работоспособности составляет свыше 60 тыс. ч. Основной недостаток фосфорно-кислотных ТЭ низкая плотность генерируемой мощности (плотность тока от 100 до 400 мА/см2 при напряжении 0,60,8 В), а также необходимость наличия в их составе пористого резервуара фосфорной кислоты для поддержания оптимального содержания электролита в матрице.
Основной недостаток высокотемпературных твердополимерных ТЭ с полибензимидазольной электролитной мембраной наличие в них большого количества химически не связанной с полимером фосфорной кислоты, мигрирующей (вымываемой) под воздействием влаги и теплоты из матрицы. При этом все эксплуатационные показатели такого ТЭ постепенно ухудшаются и обеспечить требуемый ресурс их работоспособности пока не удается.
В настоящее время продолжаются активные исследования по преодолению указанных недостатков, в том числе путем синтеза модифицированных высокотемпературных полимеров или приготовления композитов, в которых фосфорная кислота была бы иммобилизована (прочно привязана к полимерным группам).
Первыми из всех типов ТЭ, получившими широкое практическое применение (в основном в системах энергообеспечения космических кораблей и подводных лодок), были щелочные топливные элементы (ЩТЭ). Существенные их преимущества то, что в качестве электролита в них используется гидроксид калия (КОН), обладающий наибольшей ионной проводимостью из всех известных электролитов, а также то, что они обладают гораздо большей активностью восстановления кислорода на катоде по сравнению с твердополимерными и фосфорно-кислотными ТЭ.
Практическое следствие этого более высокий КПД (может превышать 60%). Это имеет весьма существенное значение при разработке энергоустановок со щелочными ТЭ, так как они могут работать более длительное время при одинаковом количестве топлива по сравнению с твердополимерными и фосфорно-кислотными ТЭ. Преимуществом щелочных ТЭ является также то, что электрохимические реакции в них могут проходить на недорогих электрокатализаторах без использования в них платины.
Щелочные ТЭ имеют приличный потенциал снижения стоимости и конкурентоспособности.
Основными проблемами, сдерживающими коммерциализацию щелочных ТЭ, являются низкие удельные характеристики и все еще недостаточный ресурс функционирования, в том числе из-за вредного влияния примесей углекислого газа в водороде и воздухе. Необходимость удаления углекислого газа требует дорогостоящих систем очистки.
Это существенно сказывается на экономической эффективности энергоустановок с такими ТЭ.
Наибольшее внимание исследователей и разработчиков во всем мире привлекают сейчас твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) благодаря своим преимуществам по сравнению с другими типами ТЭ (гибкость в выборе топлив, способность работать непосредственно с обычным углеводородным топливом и более высокий общий КПД электрический и тепловой).
Твердооксидные ТЭ работают при очень высоких температурах от 650С до 1000С. Основным конструкционным материалом для электролита и электродов этих ТЭ является керамика.
Важные преимущества твердооксидных ТЭ их нечувствительность практически к любым примесям в топливе, отсутствие в их составе платины и других благородных металлов, а также то, что они генерируют не только электроэнергию, но и высокопотенциальное тепло, для утилизации которого батарея твердооксидных ТЭ может интегрироваться с газовой турбиной. При этом общий КПД такой гибридной энергоустановки может достигать 90%. При рабочих температурах твердооксидных ТЭ свыше 650С становится применимым внутренний риформинг углеводородного топлива на аноде.
Использование твердотельных компонентов в этих ТЭ устраняет проблемы коррозии и управления влажностью, присущие другим типам ТЭ. По конфигурации (дизайну) энергоустановки с твердооксидными ТЭ проще других.
В принципиальном плане технология твердооксидных ТЭ более проста и эффективна, чем технология других ТЭ. Однако они предъявляют очень высокие требования к используемым конструкционным материалам и технологиям изготовления основных компонентов топливного элемента и батареи в целом.
Указанные преимущества твердооксидных ТЭ, в особенности возможность замены чистого водорода на углеводородные топлива и различные органические соединения, в значительной мере расширяют возможные области их применения. Чтобы эти ТЭ стали конкурентоспособными на рынке, необходимо преодолеть ряд технических и технологических проблем и в первую очередь снизить их рабочую температуру до 600700С, обеспечив при этой температуре высокую ионную проводимость используемых керамических твердых электролитов.
В настоящее время широко исследуются два подхода для повышения ионной проводимости твердого керамического электролита при указанных температурах: уменьшение его толщины путем формирования тонких газоплотных керамических пленок электролитов на пористых подложках электродов (на аноде и катоде) и применение новых альтернативных керамических материалов с высокой ионной проводимостью при умеренных температурах.
Работа твердооксидных ТЭ в режиме умеренных температур является одной из основных предпосылок создания компактных и низкозатратных когенерационных энергетических установок, обеспечивает возможность более широкого выбора дешевых конструкционных материалов, большую стабильность, уменьшение темпов деградации, большую гибкость для инженерно-конструкторских решений.
Сейчас в мире ведутся работы по созданию технологии изготовления твердооксидных ТЭ нескольких оптималь-
ных конструкций для различных коммерческих применений. Наиболее продвинутая в научном и техническом плане трубчатая и плотноупакованная конструкция. В ней заложено естественное разделение анодного и катодного пространства и достаточно просто решаются задачи тепломассопереноса.
Планарная конструкция пока еще далека от совершенства и имеет ряд существенных недостатков.
Твердооксидные ТЭ уже находят применение как в автономных когенерационных энергоустановках малой мощности (от 1,5 до 25 кВт), так и в мощных (до 100 МВт) базисных теплоэлектростанциях, работающих на природном газе. Они могут также применяться в проектах крупных базисных теплоэлектростанций с использованием угольных газогенераторов.
Тепло, вырабатываемое твердооксидными ТЭ, может быть также использовано для производства пара для существующих турбинных энергоустановок.
Использование ТЭ и энергоустановок на их основе для производства электроэнергии в больших объемах пока нецелесообразно в связи с более высокими показателями эффективности газотурбинных установок. Однако они завоевывают все большую популярность как альтернатива традиционным системам выработки электроэнергии и тепла, а также системам аварийного бесперебойного питания.
Возможности и направления применения различных типов ТЭ приведены нарис. 3.23.
Основные типы оборудования для производства водорода и использования с помощью ТЭ различного типа энергоустановок в разных средах характеризует рис. 3.24.
Российские достижения в области водородных технологий и топливных элементов обладают серьезным потенциалом, реализовать который в настоящее время на рынке (коммерциализация) можно только при грамотном взаимодействии с зарубежными компаниями-партнерами. Оптимальным в этом случае представляется механизм взаимодействия, при котором
Основные типы генераторов водорода Основные типы энергоустановок на ТЭ
зарубежные компании совместно с российскими могут работать на территории России, используя отечественные научные разработки и технологии, а также свой опыт коммерциализации инновационных технологий и проникновения их на рынки.
Располагая инновационной технологией ТЭ и высокоэффективных систем преобразования энергии на их основе, можно было бы в ближайшие два-три года начать формирование отечественного рынка распределительной генерации электроэнергии и тепла. Начальный этап формирования этого рынка может основываться на технологической платформе когенерационных электрохимических энергетических установок, разработанных с российским участием зарубежными компаниями Plug Power, Siemens и UTC Fuel Cell.
При этом предусматривается непосредственное присутствие Норильского никеля и его партнеров в двух ключевых сегментах этого рынка иметь основную долю в распределительной генерации тепловой и электрической энергии, а также в розничном бизнесе по снабжению бытовых потребителей теплом, электричеством и природным газом.
При этом когенерационные энергетические установки типа Gen Sys компании Plug Power могут быть использованы для односемейных домов и коттеджей, а энергетические установки типа РС-200 компании UTC Fuel Cell и типа STC-200 компании Siemens для многоэтажных домов, городских жилых кварталов, поселков односемейных домов, объектов социально-культурной инфраструктуры, а также для обеспечения электроэнергией и теплом объектов нефтегазовых компаний при освоении ими новых месторождений в Восточной Сибири и на шельфе северных морей.
Высокая конкурентоспособность, экономичность и экологичность основные движущие силы в продвижении энергоустановок с ТЭ на рынок распределительных коге-нерационных систем теплоэлектроснабжения и резервного электропитания.
Энергоустановки с ТЭ бесшумны, обладают значительно лучшими по сравнению с традиционными энергоустановками экологическими показателями по уровню вредных выбросов, имеют незначительные размеры и модульную конструкцию, нетребовательны к месту установки. КПД этих энергоустановок практически не зависит от величины нагрузки: более того, в отличие от традиционных энергетических установок их КПД увеличивается с уменьшением нагрузки, что приводит к значительной экономии топлива в процессе их эксплуатации.
Привлекательность когенерационных энергетических установок с ТЭ для систем распределительного энергоснабжения состоит в возможности максимального их приближения к потребителю и в подборе мощности в точном соответствии с его потребностями. Они могут размещаться также непосредственно у потребителей, в том числе в отельных домах и квартирах городов с плотной застройкой и в мелких поселениях.
Вследствие прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую энергию время работы энергоустановок с ТЭ без остановки на плановое техническое обслуживание в 2040 раз превышает соответствующее время для современных дизельгенераторов (время до первой плановой остановки дизельного генератора составляет около 250 ч) и в 3 5 раз больше, чем для турбогенераторных установок. Это позволяет создавать системы энергоснабжения (блочные модульные теплоэлектростанции) с использованием меньшего числа одинаковых энергоустановок с ТЭ, что существенно снижает капитальные вложения и стоимость эксплуатации таких блочных теплоэлектростанций.
Работа энергоустановок с топливными элементами может быть обеспечена полностью в автоматическом режиме, включая этапы запуска и остановок на плановые технические обслуживания.
Энергоустановки с ТЭ могут успешно работать как на чистом водороде, так и на водороде, риформированном из метанола, природного газа, биогаза и т. д. При этом такие энергоустановки и их основные компоненты могут быть выполнены по модульно-блочному принципу, с учетом наличия у потребителей различных видов топлива. Это особенно важно в тех областях, где нужны всеядные энергоустановки, способные работать на любом имеющемся топливе.
При сравнении энергоустановок с ТЭ с традиционными энергоустановками необходимо учитывать и весь комплекс дополнительных средств, которыми оснащаются дизель-генераторы и газотурбинные энергоустановки (виброфундаменты, панели шумопоглощения, внешние теплообменники, стойки системы управления и др.).
Все это позволяет создавать унифицированный ряд модульных энергоустановок с ТЭ, которые работают в широком диапазоне мощностей (от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт), не требуют крупных капиталовложений, имеют большую степень заводской готовности и малые сроки ввода в эксплуатацию.
На рис. 3.25 3.28 показаны отдельные виды энергоустановок на ТЭ для систем распределительной когенерации от 200 кВт до установки для отдельного дома.
Внедрение когенерационных энергоустановок на топливных элементах приведет к расцвету энергетического бизнеса коммунальных компаний при уменьшении доли рынка сетевых электрогенерирующих компаний.
Международный водородный клуб
В ее рамках МИРЭА как один из учредителей конференции с 2000 г., а позже и Соколиная Гора совместно с лидерами отрасли продвигают высокие технологии и водородную энергетику в отраслевую инфраструктуру. Конференция проводится с 1998 г. под эгидой Совета Федерации.В последние годы по личной рекомендации председателя Совета Федерации С.М. Миронова она проходит в прямом контакте с экологически перегруженными и отдаленными регионами Дальнего Востока, Сибири, Крайнего Севера, где сосредоточена добыча нефти и газа, цветных металлов, добывается 100% всех российских алмазов и платиноидов, 83% серебра и около 63% золота.
5. Международная конференция Платиновыеметаллы в современной индустрии, водородной энергетике и в сферах жизнеобеспечения будущего (Берлин, 2005, 2006). Главный учредитель и генеральный спонсор ФГУП НПК Суперметалл.
Участвуют представители научных и деловых кругов из Великобритании, Германии, Канады, России, США, Украины. В 2006 г. на конференции были представлены пять проектов Водородного клуба МИРЭА.
Всего в инновационной образовательной мегапрограмме по водородной энергетике используется 11 из 14 проектов, разработанных Водородным клубом МИРЭА, а именно:
- образовательный журнал Водородный всеобуч, рассчитанный на широкий круг читателей, которые преподают или изучают основы водородной энергетики;
- учебное пособие Энергия будущего и региональные приложения к нему. Предназначено для системы среднего образования РФ и чтения в семье. Издано для подшефных школ МИРЭА (без приложений) в 2005 г., переиздано в 2006 г.;
- ЭСНЛ экспериментальные студенческие научные лаборатории в экологически перегруженных промышленных центрах с участием технических университетов;
- Новая энергия молодых. Открытый конкурс новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений и иных результатов научно-технического творчества в сфере ВЭ с рекомендациями на получение соответствующих патентов и лицензий;
- газета Водородоворот. Цветная иллюстрированная газета Водородного клуба МИРЭА с интернет-сайтом. Адресована филиалам клуба в средних школах, а также ЭСНЛ, открываемым в технических университетах;
- инновационный сайт Водородного клуба МИРЭА. Первая версия сайта выставлена в Интернете в 2005 г. Предусмотрено создание сайта на семи основных европейских языках в рамках программы TIME (Top Industrial Managers for Europe) по подготовке топ-менеджеров для Европы;
- журнал Евролидер. Представляет лидеров европейского рынка водородных и других высоких технологий их деятельность, товары, услуги, перспективы;
- информационное агентство Auto-H2. Сетевое информационное агентство освещает становление и развитие мирового рынка водородных автомобилей;
- серия брошюр Энергия будущего. Издание серии популярных брошюр по истории, состоянию и перспективам водородной энергетики применительно к основным предметам, изучаемым в системе среднего образования;
- Водородная энциклопедия. Предусматривается подготовка и выпуск популярного энциклопедического издания по водородной энергетике и водородной экономике, рассчитанного на детей и взрослых;
- Зеленые маршруты. Предусматриваются деловые поездки членов ЭСНЛ в рамках программы TIME по проблемам водородной энергетики в России и других странах Европы с проведением научных исследований и конференций.
Международный водородный клуб
Самообразование наиболее эффективная форма обучения независимо от того, где учится студент, ибо в ее основе лежит личный интерес. Однако не каждый студент готов к самообразованию, особенно после обязательных занятий. И здесь приходит на помощь новая форма обучения клубная.Специализированный студенческий клуб, если в его работе нет формализма, обеспечивает получение традиционного образовательного продукта (знания, умения, навыки), дает возможность студенту максимально использовать свои личные качества и увлечения для их реализации в интересах его окружения (клуба).
При содействии Комитета НАВЭ под руководством ученых и преподавателей МИРЭА студентам этого технического университета удалось разработать и привести в действие в ходе социального эксперимента принципиальную модель молодежного водородного клуба, объединяющую деятельность в сфере водородной энергетики молодых ученых, аспирантов, студентов и старших школьников с учетом их профессиональной ориентации.
Председатель Совета Федерации С.М. Миронов высоко оценил это начинание: Особенно приятно, что в проблемы альтернативной энергетики решительно и весело включилась молодежь наше будущее. Я подчеркиваю весело, потому что именно этого часто не хватает в тех тяжелейших условиях, в которых нам приходится строить цивилизованный рынок в России. „Соколиная Гора" и Водородный клуб МИРЭА (строка из Устава: для всех времен и народов) сегодня показывают, как это следует делать и государственным мужам, и большим предпринимателям. А секретарь Общественной палаты, президент Ассоциации Движение молодых, академик РАН Е.П.
Велихов обратил особое внимание на то, что к актуальным проблемам экологической, энергетической и информационной безопасности со школьных лет привлекаются юные последователи Юрия Гагарина, у которых стартовой площадкой является Водородный клуб МИРЭА студенческая организация нового типа. Клубная форма обучения более демократична в сравнении с академической и, с точки зрения участия в разработке инновационных проектов, на мой взгляд, является перспективным научно -образовательным резервом.
Международный инновационный проект клуба рассчитан прежде всего на технические университеты России, Германии, Испании, Италии, Франции и Швеции, где обучают топ-менеджеров по программе TIME. Но на самом деле в этом проекте уже сейчас участвуют и школьники, и их родители, и учителя. Причем не только в России, но в Белоруссии и на Украине, а также в Швеции, Франции, Германии.
И вообще все желающие, но при том условии, что они действительно озабочены проблемами глобального изменения климата и готовы вместе со студентами искать новые идеи, подходы, пути и решения этих проблем с помощью экологически чистой энергетики.
Студенческая самодеятельность в рамках клуба, как правило, является креативной деятельностью, более демократичной и свободной от стереотипов, чем другие, и наиболее продуктивной в разработке и реализации проектов по линии коллективного увлечения. Отсюда возможность концентрации интересов клуба на глобальных проблемах, связанных с предупреждением возможной планетарной экологической катастрофы.
И, более того, получение интеллектуальных продуктов, способствующих не только развитию самого студента, но и решению неких практических задач, полезных и лично ему, и клубу, и всему цивилизованному обществу в России и за ее пределами.
Креативное общение членов студенческого Международного водородного клуба нацелено на поиск новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений и других инноваций в сфере водородной энергетики. Преобладающей формой опережающего отражения действительности избран коллективный проект, который, будучи итогом креатива на начальном этапе (на 20042006 гг.), становится платформой для нового креатива на основном этапе (20072010 гг.).
Основания для выполнения проекта
Международный водородный клуб МИРЭА1 для студентов всех времен и народов (далее Клуб) как новый тип студенческого объединения характеризуют:
- новая для системы образования и трудовой деятельности специализация (в области экологически чистой водородной энергетики в целях устойчивого развития);
- креативная деятельность, связанная с участием в разработке и реализации проектов и программ перехода к водородной экономике на уровне стран и регионов.
Основаниями для выполнения проекта являются:
- низкая познавательная активность и откровенное равнодушие большинства студентов России и других стран СНГ к коммерциализации водородной энергетики в экологическом пространстве Европы и СНГ, что в дальнейшем, при смене поколений, может тормозить сотрудничество в этой сфере;
- перспектива сближения жизненно важных, прежде всего экологических ориентаций студентов стран СНГ и Европы, участвующих в деятельности Клуба.
Как студенческое объединение нового типа в результате креативной деятельности своих членов Клуб осуществляет следующие функции:
- информирует мировой рынок высоких технологий и интеллектуальных услуг о состоянии и перспективах коммерциализации водородной энергетики на экологическом пространстве Европы;
- выставляет на водородный рынок Европы новые идеи, проекты, технологии, устройства, изобретения и иные результаты деятельности членов Клуба;
- создает новые условия для преодоления интеллектуальной разобщенности и традиционного молодежного экстремизма в России и других странах Европы;
- открывает на уровне межличностного общения новые пути конструктивного участия в решении мировых, европейских и национальных экологических проблем;
- инициирует повышение личного интереса студентов к проблемам сохранения природной среды и устойчивого развития;
- несет толерантные ценности цивилизации, культурные и нравственные установки новому поколению инженеров и менеджеров для их успешного сотрудничества на условиях Всемирной торговой организации (ВТО).
В реализации названных выше функций состоит ответ технически продвинутой молодежи на вызовы нового века, обусловленные глобальным потеплением и необходимостью экологических инноваций. В условиях современной глобализации Международный водородный клуб должен стимулировать рост социальной ответственности и массовый подъем творческой активности студентов, в том числе гуманитарных вузов, при решении конкретных задач, связанных с коммерциализацией экологически чистой водородной энергетики в России и других странах СНГ и Европы.
Проект основан на системном анализе истории, состояния и перспектив развития водородной энергетики и опыте международного сотрудничества МИРЭА, с 2003 г. включенного в программу Ассоциации европейских технических университетов TIME по подготовке топ-менеджеров для Европы.
Проект одобрен секцией молодых ученых международного симпозиума Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ. В настоящее время, на начальном этапе реализации проекта, в его рамках развивают свои субпроекты студенты и преподаватели более 40 независимых творческих групп из вузов России и других стран СНГ, принимающих участие в коммерциализации водородной энергетики.
Исполнители и соисполнители
Реализация проекта осуществляется в два этапа, которые существенно отличаются по срокам, содержанию работы и соответственно исполнителям и соисполнителям.
Исполнители на начальном этапе: студенты группы ИЖ-1-01 факультета кибернетики МИРЭА и школьники подшефных школ МИРЭА.
Исполнители и соисполнители на основном этапе:
1. МИРЭА Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет).
2. Химический факультет Московского государственного университета им. М.В.
Ломоносова.
3. Королевская технологическая академия, Стокгольм, Швеция (Kungliga Tekniska Hogskolan, Stockholm).
4. Высшая школа в Лилле, Франция (L'Ecole Centrale de Lille, France).
5. Миланский политехнический институт, Италия (Politec-nico di Milano, Italy).
6. Мюнхенский технический университет, Германия (Technischen Universitat Munchen).
7. Каталонский политехнический университет, Барселона, Испания (Universidad Politecnica de Catalunya).
8. Некоммерческая организация Фонд содействия развитию высоких технологий.
Цели,задачи и этапы реализации
Цели. 1) Научно-образовательное и социально-культурное сближение студентов России и других стран Европы на основе личного участия в реализации международных программ коммерциализации водородной энергетики.
2) Разработка и внедрение инновационных форм коллективной самодеятельности для развития креативного общения на межличностном уровне в связи с коммерциализацией водородной энергетики.
3) Поиск и разработка новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений, открытий и иных результатов коллективного творчества в сфере водородной энергетики для российских и европейских программ.
Задачи. 1) Создание международной организации Водородный клуб МИРЭА для студентов всех времен и народов (далее Клуб) в форме самодеятельного объединения студентов технических университетов для активного включения в разработку проблем водородной энергетики в Европе.
2) Коллективная разработка, обсуждение и реализация членами Клуба инновационных проектов, развивающих креативное общение и направленных на поиск и осуществление новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений, открытий и иных результатов творчества в сфере водородной энергетики.
Исходные данные. 1) Международные программы устойчивого развития и сотрудничества в сфере экологии, энергетики, коммуникаций, образования, науки, культуры и т. д. Научные основы творческой деятельности, организации избирательного поиска при решении сложных интеллектуальных задач, методика принятия креативных решений и генерирования новых идей при разработке и реализации проектов научно-технического, социально-экономического и коммуникационного развития.
2) Проект пакетной программы Развитие международного сотрудничества в области электронных коммуникаций, включающий 7 субпроектов, обеспечивающих информационную поддержку водородной энергетики. Разработан в 2003 г. МИРЭА и Европейским отделением МОО Академия средств массовой информации на основании опыта сотрудничества с рядом технических университетов Швеции, которое с 2000 г. осуществлялось на основе грантов Евросоюза в целях получения студентами МИРЭА второго высшего образования по специальности Микроэлектроника/Компьютерные системы.
3) Прошедшие экспертизу в Экспертном совете МИРЭА по высоким технологиям более 30 проектов по проблемам водородной энергетики, разработанных независимыми творческими группами из вузов и академических институтов России и других стран СНГ
4) Материалы проводимых в МИРЭА международных симпозиумов Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ, круглых столов по проблемам высоких технологий и водородной энергетики, опубликованные с участием членов Клуба в 6 сборниках, 3 учебных пособиях и на сайте Водородного клуба МИРЭА.
5) Опыт создания и деятельности студенческого Водородного клуба МИРЭА, в том числе его участие в организации и проведении в МИРЭА в 20042006 гг. международных симпозиумов Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ, в работе УМНИЦ Соколиная Гора и других самостоятельных проектах.
6) Инновационный пакет МИРЭА: Мир-Информация-Разум-Энергия-Атом (Mir-Info-Racio-Energo-Atom), включающий комплекс субпроектов (1 14), разработанных в результате социологического эксперимента на факультете кибернетики МИРЭА на начальном этапе реализации данного проекта. Пакет входит составной частью в новое студенческое объединение Международный водородный клуб.
Содержание начального этапа (20042005 гг.)
1) Социологический эксперимент по формированию на факультете кибернетики МИРЭА самодеятельной студенческой организации нового типа на основе проекта АСМИ и 7 субпроектов пакетной программы Развитие международного сотрудничества в области электронных коммуникаций.
2) Разработка совместно со студентами и школьниками в рамках УМНИЦ Соколиная Гора субпроектов для инновационного пакета МИРЭА (1 14).
3) Начало реализации отдельных субпроектов, сбор информации для разработки программы коллективной самодеятельности и организационного плана создания Клуба.
4) Создание самодеятельного студенческого объединения Международного водородного клуба.
Содержание основного этапа (20062010 гг.).
1) Разработка методики организации избирательного поиска в целенаправленном креативном общении и программы коллективной самодеятельности Клуба по развитию водородной энергетики в экологическом пространстве Европы и стран СНГ
2) Разработка и реализация Организационного плана создания Клуба и коллективной самодеятельности его членов в процессе их креативного общения в соответствии с намеченной Общей программой.
3) Конкретизация и комплексное развитие 14 основных субпроектов инновационного пакета МИРЭА, обеспечивающих получение и реализацию новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений и иных результатов творчества в сфере водородной энергетики в процессе креативного общения членов Клуба по намеченной программе.
4) Реализация 14 основных субпроектов инновационного пакета МИРЭА и их постепенная коммерциализация на основе бизнес-планов, разрабатываемых с учетом результатов креативного общения членов Клуба.
5) Разработка новых субпроектов в области коммерциализации водородной энергетики на основе новых идей, замыслов и иных результатов креативного общения.
6) Разработка и становление системы контроля над реализацией субпроектов в области водородной энергетики, предусматривающей их корректирование и дальнейшую коммерциализацию в соответствии с бизнес-планами.
7) Систематический анализ и обобщение опыта креативного общения членов Клуба, связанного с поиском и осуществлением новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений и иных результатов творчества в сфере водородной энергетики.
8) Распространение информации на мировых и региональных рынках высоких технологий и интеллектуальных услуг о состоянии и перспективах коммерциализации водородной энергетики на экологическом пространстве Европы и СНГ
9) Маркетинг товаров и услуг на рынках Европы и стран СНГ в целях продвижения бизнес-планов и коммерциализации проектов Клуба в сфере водородной энергетики.
10) Реализация на водородном рынке Европы и СНГ новых идей, проектов, технологий, устройств, изобретений и иных результатов креативного общения в Клубе.
На основном этапе к реализации предлагается инновационный пакет МИРЭА, содержащий следующие 14 субпроектов. шеклассников средних школ), работу ЭСНЛ экспериментальных студенческих научных лабораторий и т. д.
К настоящему времени создана и действует новая версия сайта. Ее полная реализация предусматривает работу Инновационного сайта Клуба на семи основных европейских языках при участии европейских технических университетов, сотрудничающих в рамках программы TIME.
Сайт будет освещать инновационную деятельность студентов Европы и стран СНГ по развитию водородной энергетики в связи с планом действий Группы восьми, направленным на предупреждение глобальной экологической катастрофы.
В рамках Инновационного сайта планируется, кроме разработки традиционных разделов (о клубе, новости, архив и т. п.), развлекательных и прочих, особенным образом выделить основные направления креативной деятельности Клуба, представленные в субпроектах научно-инновационного пакета МИРЭА. Скорее всего это будут автономные сайты, размещенные на общем сервере Клуба.
Работа по созданию Инновационного сайта Клуба будет выполняться одновременно (и в самом тесном контакте) с разработкой сайта сетевого журнала Ассоциации TIME Водородная экономика, причем одними и теми же исполнителями.
Основными разработчиками и исполнителями, а в дальнейшем модераторами могут быть Европейское отделение МОО Академия средств массовой информации (Стокгольм) и Центр сетевого управления и телекоммуникаций МИРЭА, которые совместно поддерживают две базовые версии журнала (на русском и английском языках).
Остальные исполнители на основе базовых версий разрабатывают и поддерживают версии на французском, шведском, итальянском, немецком и испанском языках, одновременно выполняя функции редакций этих версий. Содержание каждой версии определяется соответствующим исполнителем членом
Ассоциации TIME. Каждая редакция поддерживает разработанную версию в течение основного этапа в рамках бюджета данного проекта.
2. ЭСНЛ экспериментальные студенческие научные лаборатории
Первые ЭСМЛ созданы в сентябре 2004 г. в МИРЭА на кафедре информатизации журналистики и на кафедре химии в рамках УМНИЦ Соколиная Гора. С их участием были подготовлены субпроекты инновационного пакета МИРЭА.
Для создания ЭСНЛ достаточно трех студентов, объединившихся в рамках Водородного клуба в целях изучения любой проблемы, так или иначе связанной с водородной энергетикой.
В настоящее время в рамках проекта действуют 12 основных ЭСНЛ в качестве ведущих по следующим субпроектам.
1. Инновационный сайт Водородный клуб МИРЭА.
2. Научно-инновационный конкурс Новая энергия молодых.
3. Журнал Водородный всеобуч.
4. Журнал Евролидер.
5. Информационное агентство Auto-H2.
6. Конкурс по издательским проектам Серия брошюр „Энергия будущего" „Водородная энциклопедия".
7. Ознакомительные и деловые поездки.
8. Сетевой журнал Ассоциации TIME Водородная экономика.
9. Клуб Золотое кольцо.
10. Клубная газета Водородоворот.
11. Филиал Водородного клуба Соколиная Гора.
12. Учебное пособие Энергия будущего и региональные приложения к нему.
Некоторые из основных ЭСНЛ обеспечивают разработку и реализацию двух и более субпроектов. Вместе с тем в рамках любого субпроекта при необходимости допускается создание новых ЭСНЛ, являющихся ведущими по отдельным темам.
По научно-инновационному конкурсу Новая энергия молодых количество ЭСНЛ определяется пятью номинациями конкурса, а далее может быть увеличено уже в рамках номинаций.
Количество тематических ЭСНЛ в области водородного всеобуча при УМНИЦ Соколиная Гора зависит от того, сколько независимых творческих групп, представляющих кафедры вузов России и СНГ (их сейчас около 50), дадут согласие на участие групп студентов в совместной разработке специализации в области водородной энергетики.
Полная реализация проекта предусматривает создание региональных ЭСНЛ с участием европейских технических университетов в экологически перегруженных промышленных центрах Евросоюза, России и других стран СНГ Они призваны осуществлять в рамках программы TIME предметное сотрудничество с широкими кругами гражданского общества.
3. Научно-инновационный конкурс Новая энергия молодых
Это открытый конкурс новых идей, замыслов, технологий, устройств, изобретений и иных результатов научно-технического творчества в сфере водородной энергетики. Проводится ежегодно среди молодых ученых, специалистов, изобретателей, аспирантов, студентов, учащихся колледжей России, Европы и стран СНГ Проект конкурса одобрен на Втором международном симпозиуме Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ 1 ноября 2005 г.
Особое внимание уделяется разработке автономных энергоустановок малой и средней мощности на водородных топливных элементах. Установки могут быть пригодны для коттеджей, жилых домов, больниц, школ, станций железной дороги, птицефабрик, животноводческих комплексов, отдаленных поселков, буровых вышек, воинских частей, погранзастав и других обособленных объектов.
На начальном этапе реализации конкурс проводится среди русскоязычных авторов из России и других стран Европы. По мере развития ЭСНЛ к нему в рамках программы TIME при поддержке региональных властей экологически перегруженных промышленных центров стран Евросоюза привлекаются участники из других технических университетов.
Девиз конкурса: Новая энергия для новой жизни!
Цель конкурса. Отбор наиболее эффективных научных идей, разработок и инновационных проектов, направленных на решение проблем устойчивого энергообеспечения потребителей в социальном, аграрном, жилищно-коммунальном и оборонном секторах экономики, особенно в регионах Крайнего Севера.
Национальная программа водородной энергетики
Большая часть из них предварительно пройдет испытания в сети общественного транспорта Германии, Италии и Франции.Как видим, работа по развитию водородной экономики в Европе давно переведена на уровень способов, техники, процедур и методов деятельности различных институтов в сфере энергетики, экономики, экологии, политики, в социальной и информационной сферах. Таким в свете институци-ального подхода и видится действие общего механизма коммерциализации водородной энергетики.
Он даст возможность конкретизировать цели и задачи, пути и способы их решения применительно к различным слоям общества через соответствующие институты, что и обеспечит широкое включение человеческого фактора в решение поставленных задач.
Конечно, надо учитывать, что Россия пока существенно отстает от европейских стран в технологиях достижения социально важных целей. В практической работе по кадровому и информационному обеспечению водородной программы в России необходимо учитывать европейский опыт информатизации проектов и программ водородной энергетики, а также некоторый отечественный опыт, полученный в последние годы, использовать полифункциональность данной программы, как правило, присущую всем инновациям подобного масштаба.
Национальная программа водородной энергетики представляет собой:
- реализацию достижений мирового и национального интеллектуального потенциала (в соответствии с законом роста интеллектуализации общества);
- расширение круга товаров и услуг, улучшение их качества (в соответствии с законом возвышения и дифференциации потребностей общества);
- вовлечение в производство новых производительных сил (в соответствии с законом экономии труда);
- приведение в соответствие структур воспроизводства, структур потребностей и структур внешней среды (в соответствии с законом пропорциональности развития).
Такой подход к программе, практически проверенный при организации трансфера инновационных технологий, вполне приемлем и для инновационных программ на любом уровне от глобального до точечного. Это значит, что после того, как определены цели водородной энергетики и экономики, разработаны глобальная и национальная концепции, приняты соответствующие программы, необходимо создать обеспечивающие реализацию программ специальные технологии.
Иначе говоря, подготовить и привести в действие механизм достижения намеченных целей, выступающий в виде целостной системы технологий, связывающих программные установки с практической деятельностью людей. Тех, кому предстоит проводить эти установки в жизнь и в конечном счете становиться производителями и потребителями водородной и других видов экологически чистой энергетики.
В настоящее время водородная энергетика в федеральных органах управления России, в регионах и непрофильных отраслях все еще известна преимущественно по публикациям, причем главным образом специалистам. Нередко даже государственные служащие в министерствах и ведомствах, работники с высшим образованием мало знают о ней.
Надо исходить из того, что к водородной программе и ее конкретным проектам в регионах и отраслях многие специалисты будут относиться по-разному, но в целом скорее недоброжелательно. На это имеются достаточно веские причины.
Водородная энергетика, как и любое другое радикальное новшество с еще не совсем ясными последствиями, вызывает естественное неприятие людей уже тем, что меняет сложившийся образ жизни и устоявшийся быт и вынуждает искать пути приспособления к новым условиям. Без учета этого обстоятельства самые проверенные технологии могут не сработать, более того, вызвать негативную реакцию. Чтобы снять это неприятие, потребуется немало времени и сил.
Сложившееся отставание в сознании людей придется преодолевать постоянно в ходе реализации программы, учитывая, что водородные технологии могут войти в жизнь лишь при активном участии большей части населения.
В свое время нечто похожее происходило в России с паровыми и углеводородными двигателями, с электричеством и газом, а сейчас происходит с компьютерной техникой и технологиями. Поэтому надо заранее побеспокоиться о том, чтобы вовремя подготовить к восприятию водородной энергетики сначала те регионы и отрасли, где она будет осваиваться в первую очередь, а затем постепенно готовить и все население страны.
Причем в этой работе надо апеллировать к наиболее восприимчивым к инновациям социальным группам.
Необходимо также учитывать, что даже технически грамотная молодежь, которая наиболее восприимчива к новым технологиям, далеко не всегда готова принять водород в его новом энергетическом качестве. Недавно в МИРЭА было проведено социологическое исследование среди студентов в возрасте до 25 лет. Учитывая, что анкетирование проводилось в техническом университете, где водородная энергетика находится в центре внимания уже не первый год, можно было надеяться на ее дружную поддержку. Но результаты таковы: положительно относятся к водороду в качестве топлива чуть больше половины опрошенных, для четверти опрошенных это безразлично, а еще четверть крайне отрицательно и просто отрицательно относится к этому виду топлива.
Причем только 41% считает возможным в нашей стране переход на водородную энергетику, а затем на водородную экономику, 33% считают это невозможным, а остальные не имеют мнения на этот счет.
В связи с этим крайне необходима опережающая информация. В ходе реализации Национальной программы следует исходить из того, что новые энергоресурсы, устройства и технологии, даже очень простые, надежные и дешевые, экономика не примет, если они не станут необходимыми товарами и услугами, если опережающая информации о них не создаст покупательский спрос и не приведет в движение национальный рынок.
Опережающая информация должна быть сосредоточена на специфических достоинствах энергетических, экономических, экологических, политических, социальных, образовательных, информационных и иных технологий, связывающих в единое целое различные аспекты деятельности людей, которых необходимо объединить задачами Национальной программы. Но главная цель информационного влияния в том, чтобы показать обществу перспективность водородной энергетики в целом.
Это очень важно учитывать на практике, потому что речь идет о влиянии на самых разных людей энергетиков, экономистов, экологов, политиков, социологов, преподавателей, журналистов, инженеров, рабочих, студентов и даже школьников. Однако в первую очередь перспективы новой энергетики должны уяснить ученые как эксперты, политики как представители государства, предприниматели как участники коммерциализации водородных инноваций.
Следует обратить внимание, что четыре аспекта деятельности энергетика, экономика, экология и политика, взятые и в глобальном, и в национальном плане, находились в центре энергетических соглашений участников Саммита-2006 стран Группы восьми. С согласования этих четырех аспектов в принятых документах, собственно, и начинаются ответы международного сообщества на глобальные энергетические проблемы: При наличии политической воли международное сообщество в состоянии эффективно решить три взаимосвязанные задачи: энергетической безопасности, экономического роста и экологии (так называемые 3 Э).
Справедливые и конкурентные (основанные на рыночных принципах) ответы на глобальные энергетические вызовы будут предотвращать возможные деструктивные действия, угрожающие производству, поставкам и транзиту энергоресурсов, и способствовать созданию надежной основы динамичного и устойчивого развития нашей цивилизации в долгосрочной перспективе.
Энергетические технологии применительно к задачам развития водородной энергетики предусматривают овладение инновациями в процессе производства, хранения, транспортировки, потребления и обеспечения безопасности водорода. Преимущества водородных инноваций должны быть показаны обществу в первую очередь, причем еще на стадии исследований и опытно-конструкторских работ.
Продвижение водородных технологий в производство и потребление должно систематически проходить публичную научно-производственную экспертизу, а также освещаться в СМИ, начиная с фундаментальных и прикладных исследований, научных проектов, экспериментальных и демонстрационных образцов. Примером такого открытого подхода может служить разработка и реализация Комплексной программы исследований и экспериментальных работ по производству и использованию водорода и топливных элементов, которую в настоящее время ведут десятки российских НИИ и вузов по инициативе ГМК Норильский никель, поддержанной Российской академией наук.
В ходе продвижения Национальной программы следует учитывать, что и в настоящее время, и в перспективе технологии водородной энергетики успешно используются наряду и вместе с другими экологически чистыми энергетическими технологиями, которые разрабатываются на базе альтернативных, восполняемых источников энергии. Прежде всего это атомно-водородные, гидроэнергетические, солнечно-ветровые, геотермальные и ряд других. Не следует также полностью противопоставлять водородные инновации традиционным источникам энергии древесине, углю, нефти и газу.
Новейшие научные разработки показывают, что при острой необходимости допустимо использовать и невосполняемые источники энергии без ущерба для природы.
Национальная водородная программа нуждается в новых энергетических технологиях. Здесь крайне необходим качественный прорыв, связанный с поиском новых научных и технических идей, изобретений и подходов, которые могли бы пополнить научно-технический потенциал водородной энергетики.
На эту потребность следует ориентировать широкие массы людей, достаточно образованных и способных к свободному творческому поиску, прежде всего молодежь.
Экономические технологии активно применяются уже на этапе коммерциализации новшеств водородной энергетики. Это начальный этап в развитии водородной экономики, в ходе которого на базе специализированных научно-технических центров и комплексов в регионах пионерного освоения формируется отрасль водородной энергетики и ее инфраструктура. Национальная программа в связи с этим предусматривает создание и распространение автономных энергоустановок, использование топливных элементов в промышленности, на транспорте, в жилищно-коммунальном хозяйстве, в связи и бытовой радиоэлектронике.
В дальнейшем, по мере рясттти-рения и углубления водородного энергетического пространства последует эффективное крупномасштабное распространение специальных экономических технологий. В более отдаленной перспективе водородно-энергетическая отрасль со своей инфраструктурой должна органично вписаться в экономическую систему страны, чтобы преобразовать ее в водородную экономику.
Таков общий подход. Основное средство его реализации экономические технологии, связывающие водородные инновации с их потребителями на национальном и мировом рынке. Россия пока существенно отстает от стран-лиде-ров в использовании экономических технологий, которые могли бы в решающей степени способствовать распространению водородной энергетики.
Коммерциализация водородной техники, технологий и энергетических систем за рубежом, как известно, началась еще в прошлом веке и развивалась с использованием инструментов развитой рыночной экономики, в то время как наша страна до сих пор преодолевает последствия переходного периода.
Однако экономические технологии, развивающие рынки, в том числе и рынок водородной энергетики, достаточно широко известны. Многие из них сейчас успешно применяются и в нашей стране, что особенно заметно по последним инновационным переменам в российской экономике, связанным с приоритетными национальными проектами.
Другие проверенные технологии нетрудно позаимствовать у зарубежных партнеров. Было бы полезно, опираясь на быстро развивающиеся инновационные центры, последовательно разворачивать трансфер экономических технологий, принятых в ВТО.
Документы Саммита-2006 стран Группы восьми содержат хороший методологический материал и для этой работы.
В экономике, как и в научно-производственной сфере, требуются свои лидеры отдельные отрасли и регионы, анклавы, города, поселки, технопарки, где экономически целесообразно применение водородной энергетики. Нужны лидеры-институты, которые будут давать систематические экономические инновационные прогнозы по отраслям и регионам, профессионально займутся маркетингом и рекламой в области водородной экономики.
И все это должно проходить в тесном сотрудничестве с экологами, социологами, лидерами общественных организаций.
Экологические технологии чрезвычайно важны для реализации Национальной водородной программы. Наряду с энергетическими и экономическими технологиями они являются важнейшим технологическим звеном, дающим водородной энергетике реальную перспективу масштабного развития на мировом и национальном уровне.
Экологические проблемы глобального масштаба, открывшие перед водородной энергетикой вектор новой цивилизации, резко подняли ее статус в политике и системе общечеловеческих ценностей. Отныне экологические технологии являются и критерием, и мерой дальнейшего развития водородной энергетики.
Выделяются два типа экологических технологий, с помощью которых реализуются программные задачи развития водородной энергетики. Во-первых, технологии охраны природы, традиционно сложившиеся в ходе преодоления последствий экологического кризиса и предотвращения его перерастания в глобальную экологическую катастрофу.
Они включают мониторинг окружающей среды и экологический аудит, методы и способы контроля над состоянием атмосферы и воды, земельных ресурсов, флоры и фауны и т. д. Особое значение придается условиям жизни и здоровью людей. Эти технологии находятся в постоянном действии, они хорошо знакомы значительной части специалистов и даже школьникам, и поэтому их использование в целях реализации программы водородной энергетики может стать весьма эффективным. Во-вторых, технологии, производные от реальных экологических проблем, которые разрешаются путем водородных энергетических инноваций. Это технологии преобразования растительной биомассы и углеводородов твердых бытовых отходов в энергоносители без выбросов в окружающую среду, парогазовые турбины, биогазовые, солнечно-водородные и другие технологии для получения экологически чистой энергии с помощью водорода.
По сути, это уже энергоэкологические технологии. Их число неуклонно растет по мере развития водородной энергетики, что демонстрирует населению степень реализации поставленных программных задач, привлекая его к дальнейшей совместной работе со специалистами на данном направлении.
Политические технологии являются непременным атрибутом всех энергетических проблем, касающихся государственных проблем, тем более имеющих цивилизационное значение. Как верно отмечалось на Саммите-2006 стран Группы восьми, глобальные энергетические проблемы международное сообщество в состоянии эффективно решить лишь при наличии политической воли, связывая это решение с созданием в долгосрочной перспективе надежной основы динамичного и устойчивого развития нашей цивилизации.
В международном плане водородная энергетика не имеет столь значительной поддержки со стороны политиков, как углеводородная или атомная энергетика, составляющие основу энергобезопасности стран. Тем не менее водородные технологии для производства энергии в последнее время все чаще оказываются объектом политических технологий, за которыми проявляется определенная политическая воля.
Одним из волевых результатов последних лет является учреждение 14 странами мира в 2003 г. Международного партнерства по водородной экономике с целью создания механизма международной кооперации для развития исследований, разработок, демонстраций и коммерческого использования технологий производства, хранения, доставки и применения водорода. Показательно, что Россию как учредителя представляли руководители Минпромнауки, Минэкономразвития, Минатома, Росавиакосмоса, Госдумы и Российской академии наук.
Политическая воля, как известно, способна привести в действие население группы стран и отдельной страны, включить в решение намеченных задач большую человеческую энергию, однако в каждой стране она распределяется неравномерно, в соответствии со сложившимся политическим устройством. Соответственно и политические технологии в современном сложноорганизованном государстве и обществе с учетом межгрупповой конкуренции в сфере власти отличаются исключительным многообразием.
Политология достаточно подробно исследовала систему политических технологий, и в процессе разработки и реализации Национальной водородной программы не возникает, как правило, каких-либо теоретических или методологических проблем, связанных с их применением. Проблемы возникают в связи с реальными противоречиями и межгрупповой конкуренцией прежде всего на федеральном, региональном и муниципальном уровнях.
Противоречия такого рода (как и другие противоречия) необходимо учитывать при подготовке законодательных инициатив, административных решений и иных политических акций в пользу развития водородной энергетики.
С учетом того, что Национальная водородная программа основывается на принципах инновационного партнерства государства и бизнеса, науки и образования, участники партнерства выполняют присущие им функции под политическим контролем государства, обеспечивающего национальную энергетическую безопасность. Государство принимает и утверждает перспективную энергетическую стратегию, Национальную программу и совместно с гражданским обществом разрабатывает законодательную базу ее реализации.
Государственный политический механизм обеспечивает распространение водородных инноваций и развитие необходимой инфраструктуры в нерыночном секторе экономики, подготовку кадров государственных служащих, защищает права интеллектуальной собственности и т. п. Поэтому необходим федеральный закон о водородной энергетике, обеспечивающий инновационное партнерство государства и гражданского общества в ходе реализации Национальной водородной программы.
Социальные технологии неотрывны от всей системы технологий, работающих на программу водородной энергетики, поскольку связаны с растущей дифференциацией общества на основе различий людей по образовательному уровню, религиозной принадлежности, а также по родственным, этническим и особенно социокультурным характеристикам. Продвижение идей экологически чистой энергетики в экономику страны неизбежно испытывает торможение, обусловленное социальной стратификацией общества по возрасту, профессии, доходам и т. д. Ясно и то, что отношение к водородной программе со стороны многочисленных социальных групп прямо или косвенно влияет и на политические решения в стране, без которых серьезные водородные преобразования в экономике неосуществимы.
Все это придает социальным технологиям исключительно большое значение не только в изучении, но и в формировании общественного мнения относительно водородной проблематики.
В нашей стране есть крупные социальные институты, которые могли бы разработать социальную стратегию и специальные технологии, обеспечивающие подвижки массового сознания в благоприятном для новой энергетики направлении, что имело бы важные последствия для максимального включения человеческого фактора в реализацию водородной программы. Необходимы также и систематические конкретные социо -логические исследования, особенно деятельной и учащейся молодежи, в первую очередь в вузах технических и гуманитарных.
Заслуживают внимания неформальные объединения молодежи по интересам (экологические и водородные клубы, устойчивые группы при интернет-кафе, пресс-клубы, объединения туристов, социологические кружки и т. п.).
С учетом прогрессирующей глобализации в развитии национальной водородной энергетики особую роль приобретают международные объединения студентов и молодых ученых, стремящихся к установлению и расширению межличностных связей, в основе которых лежат профессиональные интересы. Примером в этом отношении могут служить студенческие водородные клубы, получающие распространение в вузах и школах России, Белоруссии, Украины и других стран на территории бывшего СССР!
Необходимы не только конкретные социологические исследования деятельности таких образований, но и социологические эксперименты, а также государственная поддержка молодежных объединений подобного типа.
Образовательные технологии. Развернутая система образовательных технологий в инновационном обществе XXI в. представлена в своих важнейших чертах на Саммите-2006 глав стран Группы восьми, которые рассматривают ее как основу человеческого прогресса. Документы Саммита-2006 убедительно показали, что и в глобализованном, быстро меняющемся мире, в условиях опасных климатических изменений и дефицита энергии, прогресс человечества зависит, прежде всего от мобильности и интеграции людей, знаний и технологий во всех государствах, то есть в конечном счете от энергии человеческого фактора.
Именно поэтому данные документы содержат основные ориентиры и параметры для эффективного использования образовательных и информационных технологий и в целях экологически чистой водородной энергетики.
В связи с необходимостью устойчивого развития Группа восьми взяла на себя обязательства содействовать крупномасштабному инвестированию в человеческие ресурсы, в совершенствование профессиональных навыков и научных исследований, в модернизацию систем образования. В центр этой работы поставлены развитие и интеграция всех трех элементов треугольника знаний (образование, исследования и инновации). Одобрено проведение Всемирного форума под девизом Образование, инновации и исследования: новое партнерство для устойчивого развития.
Поддержан Болонский процесс, направленный на создание общеевропейской зоны высшего образования. Отмечено участие делового сообщества и неправительственных организаций в развитии непрерывного образования. Восьмерка обязалась содействовать мерам государственного регулирования, поощряющим инновации.
Правительства при разработке политики в сфере образования и трудовых ресурсов обязаны учитывать мнение предпринимательского сообщества, вузов и организаций трудящихся так решили на высшем уровне.
Все эти установки несут в себе достаточно объемную и глубоко проработанную систему образовательных технологий, без использования которых в России не может быть разработана и реализована полномасштабная Национальная программа водородной энергетики и экономики. Принятые за рубежом новые формы обучения, связанные с подготов -кой бакалавров и магистров, непрерывным образованием, а также применением дистанционного обучения и других современных информационных средств, уже стали входить в технологический арсенал российской системы образования.
Скоро они, согласно намеченной программе, начнут в полной мере работать на развитие экологически чистой водородной энергетики.
Локомотивом активизации кадрового и информационно -го обеспечения водородной программы становится и приоритетный национальный проект Образование, который вовлекает российскую молодежь в инновационное развитие, полностью отвечающее требованиям шестого технологического уклада. Здесь особое значение приобретают Интернет, интенсивная компьютеризация вузов, школ и других учебных заведений.
Все более доступными становятся международные образовательные ресурсы в самых далеких уголках страны, и это должно максимально использоваться водородным образованием, прежде всего в местах пионерного освоения новой энергетики.
Не забыты в России и тоже успешно применяются разработанные на национальной почве технологии педагогики сотрудничества и развивающего образования, проектного обучения, технического творчества и другие, которые в свою очередь пополняют технологическую базу водородного образования. Все они объединены общей концепцией водородного всеобуча, охватывающей население страны от государственных служащих до воспитанников старших групп в детских садах.
Водородный всеобуч включает также дополнительную водородную специализацию, единую для всей системы образования среднего, среднего специального и высшего.
Направления формирования и развития водородной энергетики
Все эти факторы, вместе взятые, обусловили тенденцию выдвижения программ водородной энергетики в центр энергетической стратегии ХХІ столетия.Предпосылки для освоения водородной энергии были заложены в последней четверти ХХ в. В 1974 г., в разгар мирового энергетического кризиса, была создана Международная ассоциация по водородной энергетике со штаб-квартирой в Институте чистой энергии (США), которая издает международный журнал и раз в два года организует всемирные конференции по водородной энергетике.
Советские ученые с середины 1960-х годов принимали активное участие в исследованиях в области водородной энергии; они вошли в состав Международной ассоциации по водородной энергетике. Эти исследования велись на базе Института ядерной энергии им. И.В.
Курчатова, Сибирского отделения АН СССР! В 1973 г. в Донецком политехническом институте была создана проблемная лаборатория водородных технологий; с 1979 г. на ее базе проводились всесоюзные школы по водородной энергетике.
Однако в 1990-е годы исследования и разработки были свернуты, нарастало отставание от мирового уровня в этом важнейшем направлении энергетического будущего.
Лишь в последние годы внимание к этой проблеме вновь усилилось. В декабре 2003 г. по совместному постановлению Президиума РАН и ГМК Норильский никель утверждена Комплексная программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам; создан совет по программе, на реализацию которой намечено выделить 40 млн долл. Заключены договоры с рядом академических и отраслевых институтов. Ход выполнения программы обсужден на международном форуме Энергия будущего (Москва, 1617 февраля 2004 г.).
В 2005 г. подготовлены концепция и проект Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика, создана управляющая компания по программе Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты.
К исследованиям и опытно-конструкторским работам в области водородной энергетики и топливных элементов подключились сотни компаний более чем в 40 странах мира, в том числе крупнейшие нефтяные и автомобильные компании. Исследуются различные способы производства водорода, в том числе АЭС и ГЭС, что позволит обеспечить более равномерную их суточную и сезонную загрузку.
Разрабатываются принципиально новые материалы (в том числе с использованием нанотехнологий) для безопасного хранения и транспортировки водорода и топливных элементов в различных сферах потребления в автономных энергоустановках, транспортных средствах, жилищно-коммунальном хозяйстве, различных промышленных производствах, бытовой радиоэлектронике и т. д. Изделия с топливными элементами уже появились на рынке, хотя пока они дороги.
К развитию водородной энергетики подключены правительства ряда стран и межгосударственные объединения, формируются национальные и международные водородные программы. Такая программа чрезвычайно необходима и в России, что диктуется несколькими факторами.
Во-первых, эксплуатируемые ныне богатые месторождения нефти и природного газа быстро исчерпываются и слабо восполняются приростом извлекаемых разведанных запасов. Топливо занимает 50% в структуре российского экспорта (при 8% среднемировых) и служит основным источником доходов федерального бюджета.
Однако исчерпание запасов, рост внутренних издержек и цен, увеличение потребностей растущей экономики страны в энергоресурсах, ограниченность инвестиций в эту сферу поставят страну в перспективе перед энергетическим и экономическим кризисом. Замена ископаемого топлива водородом позволит предотвратить этот кризис и уменьшить опасную зависимость экономики от колебаний конъюнктуры мирового топливного рынка.
Во-вторых, предстоят огромные инвестиции в модернизацию и инновационное обновление транспорта, что целесообразно осуществлять на принципиально новой энергетической основе.
В-третьих, в критическом состоянии находится жилищнокоммунальное хозяйство, в том числе коммунальная энергетика. Ресурсов для реконструкции этого хозяйства на прежней технологической основе нет.
Переход к водородной энергетике позволит осуществлять реконструкцию на базе автономных энергоисточников, многократно сократить потери энергии и транспортные затраты.
В-четвертых, Национальная программа Водородная энергетика станет локомотивом инновационного обнов -ления экономики России, перехода на инновационный путь развития, возрождения научно-технического потенциала, поскольку потребует разработки и производства принципиально новых материалов, машин и оборудования, средств транспорта, станет акселератором ускорения темпов экономического роста.
В-пятых, реализация программы на базе имеющегося научно-технического потенциала предоставит России уникальный шанс стать одним из лидеров энергетической революции ХХІ в., позволит объединить усилия стран членов СНГ, других заинтересованных государств в осуществлении инновационного прорыва в важнейшей сфере экономики, в формировании энергетической базы глобального устойчивого развития на основе технологий шестого уклада.
В-шестых, необходимость перехода к водородной энергетике в России диктуется внешними условиями развития России, которые существенно изменятся в результате вступления России в ВТО и реализации Киотского протокола. Резко возрастут требования к конкурентоспособности российских товаров и услуг на внешнем и внутреннем рынках (а конкурентоспособность может быть достигнута лишь на основе реализации стратегии инновационного прорыва), значительного снижения энергоемкости продукции и сокращения выбросов парниковых газов в окружающую среду.
Данные Всемирного банка, приведенные в табл. 1.4, свидетельствуют о критической ситуации, складывающейся в российском энергосекторе.
В годы кризиса производство и потребление энергии и выбросы СО2 сократились, но энергоемкость национального дохода выросла на 7%, а экспорт энергоресурсов вырос с 44 до 57% к внутреннему потреблению. В первые годы оживления экономики производство и внутреннее потреб -ление начали увеличиваться, экспорт продолжал нарастать, уровень энергоэффективности стабилизировался, а выбросы СО2 на душу населения и единицу ВВП стали увеличиваться.
Следует учитывать, что положение России в мировом энергосекторе и балансе загрязнения атмосферы нельзя признать благоприятным. Занимая 4,4% в мировом энергопотреблении, Россия имеет всего 40% от среднемирового уровня энергоэффективности, выбросы СО2 на душу населения в 2,5 раза превосходят среднемировые.
И это нельзя объяснить только худшими природно-климатическими условиями.
Если эти негативные тенденции в перспективе сохранятся, то Россия будет нести крупные потери из-за низкой конкурентоспособности продукции в условиях вступления в ВТО и через 5 7 лет окажется в неблагоприятных условиях механизма реализации Киотского протокола. Поэтому необходимы неотложные меры по активной государственной поддержке освоения базисных инноваций, направленных на значительное снижение энергоемкости ВВП и сокращение выбросов парниковых газов.
Ключевое место среди этих перспективных мер занимает переход к водородной энергетике.
Однако для достижения успеха программа не должна строиться по образу и подобию нынешних федеральных целевых
| Таблица 1.4 Динамика энергопотребления и эмиссии СО2 в России |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Источник: 2006. World Development Indicators. Washington: The World Bank, 2006. P. 156,160,208. |
Для преодоления отставания России в освоении достижений глобальной энергетической революции XXI в. представляется необходимым разработать и утвердить на высшем уровне Национальную научно-инновационную программу Водородная энергетика на перспективу до 2050 г.
Направления формирования и развития водородной энергетики
По оценке Мирового энергетического совета (МИРЭС), опубликованной в докладе Мировая энергетика будущего: действительность, реальный выбор и программа действий (ETW-1993), нефть и газ после 2050 г. будут использоваться в ограниченных масштабах. На смену существующей энергосистеме в промышленности и на транспорте придут новые технологии, характерным признаком которых станет использование возобновляемых ресурсов и снижение суммарного выброса парниковых газов в атмосферу планеты.Реальные возможности использования таких источников в их современном формате ограничены. Ветровая энергетика, использование энергии морских приливов и геотермальных источников всегда будут иметь ограниченные масштабы.
Что же касается гидроресурсов, то в России значительная их часть уже задействована, а строительство новых гидроэлектростанций может сталкиваться с серьезными экологическими проблемами.
Существует точка зрения о высокой эффективности солнечной энергетики. По мнению академика РАН Ж.И.
Алферова и члена-корреспондента РАН Н.С. Лидорен-ко, КПД полупроводниковых преобразователей в перспективе может быть поднят до 60% и даже больше. Однако не ясно, удастся ли добиться рентабельности их производства по сравнению с другими источниками энергии.
Масштабное развитие солнечной энергетики столкнется с большими трудностями. Во-первых, полупроводниковые фотопреобразователи являются низковольтными источниками электричества (всего несколько вольт постоянного тока). Поэтому для их практического использования потребуется массовое производство дорогостоящих преобразователей энергии в переменный электрический ток со стандартными показателями. Во-вторых, в России уровень солнечной радиации невысок, потребуется отчуждение больших участков территории для размещения солнечных батарей и организация их производства в больших масштабах.
В-третьих, возникнет серьезная проблема очистки и защиты солнечных батарей от пыли, дождя, снега и т. п. Все это вместе взятое приводит к выводу о нецелесообразности основной ставки на развитие солнечной энергетики.
Известны и другие источники возобновляемой энергии использование биомассы и концентраторов солнечного излучения. Однако первый из этих источников не может иметь значительного масштаба, а практическое использование второго сдерживается отсутствием экономической конкуренте -способности по сравнению с другими видами энергоресурсов.
Среди альтернативных источников энергии называют термоядерный синтез, космические электростанции и энергетику квантового вакуума. В настоящее время ведется проектирование международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР), на котором рассчитывают впервые получить энергию синтеза.
Однако вряд ли эти эксперименты пройдут раньше 2015 г. Поэтому говорить о практическом использовании этого вида энергии ранее 2050 г. вряд ли приходится.
Известны проекты строительства на околоземных орбитах космических электростанций для энергоснабжения Земли. Мощность такой станции составит 510 ГВт, а ее масса на геостационарной орбите порядка 50 000100 000 т. Чтобы вывести в космос такую конструкцию, потребуется осуществить порядка 5000 полетов транспортной ракеты-носителя класса Энергия.
Это нанесет недопустимый ущерб окружающей среде. В качестве приемлемой альтернативы рассматривается строительство таких станций из материалов, доставляемых с поверхности Луны.
Очевидно, говорить о реализации подобных проектов до 2050 г. также не имеет смысла.
Немалый практический интерес может представлять использование энергии квантового вакуума. Его преимущества состоят, во-первых, в неограниченных запасах этого вида энергоресурсов. Согласно данным современной космологии, 75% энергии Вселенной приходится на вакуум, 20% на темную материю, физическая природа которой неизвестна, и только 5% на обычное вещество.
Плотность энергии квантового вакуума огромна 5 г/см, то есть на 80 порядков больше, чем энергия термоядерного синтеза. Во-вторых, это экологически чистая энергия, так как ее использование не связано с какими-либо отходами. Первые опытно-промышленные установки этого типа уже выпускаются малыми сериями это так называемые вихревые теплогенераторы. Сдерживается развитие квантово-вакуумной энергетики задержкой разработки теоретических моделей соответствующих физических процессов.
В будущем этот тип энергоресурсов почти наверняка станет одним из наиболее перспективных, однако современное состояние соответствующих исследований и разработок не позволяет рассчитывать на то, что это произойдет в ближайшие годы.
Остается еще один тип практически неограниченных и экологически чистых энергоресурсов водородная энергетика.
В условиях строгого соблюдения требований техники безопасности водород, несомненно, представляет собой весьма перспективное топливо, которое в будущем может заменить углеводородные источники энергии. По сравнению с ними он обладает важными преимуществами: относится к типу возобновляемых источников энергии и не связан с выбросом каких-либо загрязнений в окружающую среду. При сжигании водорода в чистом кислороде единственными продуктами оказываются тепло и вода.
Основная задача состоит в том, чтобы обеспечить достаточно высокую эффективность производства и хранения водорода и разработать конкурентоспособные энергоустановки с его использованием.
Известны способы решения этих задач (рис. 1.8).
Нагревая воду до температуры свыше 2500С, можно реализовать реакцию ее термолитического разложения на кислород и водород. Сложность этого процесса состоит в том, что трудно предотвратить обратную реакцию рекомбинации паров воды.
Современный стандартный метод производства водорода это процесс паровой конверсии метана. При температуре пара около 800С происходит разложение метана и выделение водорода, осуществляемое на каталитических поверхностях.
Биомасса
Другой способ получения водорода основан на использовании термохимических реакций с участием химически активных соединений йода или брома. Первичным продуктом служит вода, а сам процесс осуществляется в несколько циклов.
Третья технология производства водорода это электролитическое разложение воды. Электролиз можно осуществлять под высоким давлением и получать высокий выход водорода.
Недостатком этого метода является значительный уровень потребления электроэнергии.
Для производства водорода выгодно использовать тепловую и электрическую энергию, вырабатываемую АЭС и ГЭС в так называемом провальном режиме, то есть в ночное время, когда падает уровень обычного потребления энергии.
В промышленных масштабах в настоящее время водород производят методом паровой конверсии метана (ПКМ). Водород, полученный по этой технологии, используется для производства азотных удобрений и очистки нефти и газа от примесей.
Ключевой вопрос при выборе наиболее перспективной энергоустановки для производства водорода ее рентабельность. Традиционный способ получения водорода методом каталитической конверсии углеводородов нельзя считать перспективным, во-первых, из-за слишком высоких затрат энергии (порядка 20 МДж/м3 водорода), а во-вторых, в связи с сокращением запасов природного сырья нефти или газа.
Из существующих технологий крупномасштабного производства водорода предпочтение следует отдать электролитической технологии. Однако и в этом случае затраты электроэнергии недопустимо велики не менее тех же 20 МДж в расчете на 1 м3 чистого водорода.
Если рассчитывать на производство водорода на АЭС и ГЭС в непиковые режимы работы, то расход энергии можно будет снизить более чем в 2 раза.
В современных условиях стоимость производства водорода методом паровой конверсии составляет 7 долл/ГДж, что эквивалентно стоимости бензина 0,24 долл/л. При этом предполагалось, что стоимость природного газа равна 2,3 долл/ГДж (или 80 долл. на 1000 нм водорода).
Расчет, выполненный специалистами РНЦ Курчатовский институт с учетом отечественных цен на газ, привел их к выводу, что водород будет более дешевым источником энергии по сравнению с бензином.
Вторая проблема хранение чистого водорода. Без создания дешевой, экономичной и надежной системы хранения водорода не приходится рассчитывать на быстрое развитие водородной энергетики. Наибольшие надежды связывают с газобаллонным, криогенным и металлогидридным способами хранения.
В первом случае используются баллоны высокого давления, изготовленные из стали, титана или композитных материалов.
Хранение жидкого водорода требует применения криогенной системы. Именно этот способ чаще всего используется в промышленности при хранении и перевозке большого количества водорода.
Помимо совершенствования самих криогенных систем хранения для развития водородной энергетики потребуется решить сложные задачи заправки этих систем и их эксплуатации в конкретных условиях промышленных энергоустановок.
В гидридных системах хранения водород содержится в составе интерметаллических соединений или в виде гидридов металлов. Извлечение его из этих соединений осуществляется путем либо гидролиза, либо термической диссоциации. В первом случае процесс является одноразовым, во втором могут быть созданы аккумуляторы многократного действия.
Использование гидридных систем хранения обладает тем важным преимуществом, что связано со значительно более мягким уровнем требований к безопасной эксплуатации. Кроме того, в металлическом гидриде плотность водорода выше, чем в его жидком состоянии.
Главный недостаток систем этого типа относительно невысокое содержание водорода по массе.
Сделать окончательный выбор в пользу той или иной системы хранения в настоящее время не представляется возможным, требуются дополнительные исследования и экспертизы.
Наиболее перспективное направление развития водородной энергетики замена углеводородных топлив на водород в системах транспорта, прежде всего в автомобилестроении. Уже около 20 лет водородные энергосистемы используются в ракетной технике в качестве разгонных блоков космических кораблей (отечественная система Буран, американский Шаттл). Для производства электроэнергии в маломощных автономных системах энергопотребления перспективными могут оказаться топливные элементы в установках для коге-нерации электроэнергии и тепла в жилищно-коммунальном секторе. Их преимуществом является, в частности, то, что они не нуждаются в прокладке дорогостоящих, малоэффективных и ненадежных подземных трасс при подводе тепловой энергии к потребителю.
Сферы применения водорода показаны на рис. 1.9.
Концепция крупномасштабного применения водорода как для получения электроэнергии, так и во многих других отраслях народного хозяйства получила название водородной экономики.
Ожидается, что к 2100 г. производство водорода достигнет, по оценкам Министерства энергетики США, 770950 Мт (в 2000 г. оно составляло 50 Мт). Это приведет к формированию крупнейшего нового сектора мировой экономики.
В качестве сопутствующих технологий самое широкое применение должны получить топливные элементы.
Потребность в топливных элементах для децентрализованной стационарной энергетики (мощностью 250 кВт 10 МВт) в ближайшие 10 лет составляет 100 000 МВт. Стоимость 1 кВт планируется довести с современных 30006000 долл. до 10001500 долл. к 2015 г.
Потребность в топливных элементах для автотранспорта (мощностью 2550 кВт) составляет 500 тыс. штук в год. Стоимость киловатта планируется довести с современных 30001000 до 10050 долл.
Водородная энергетика включает следующие технологии:
- крупномасштабное производство водорода из невозобновляемых и возобновляемых источников энергии;
- производство топливных элементов и энергоустановок на их основе;
- хранение и транспортировка водорода;
- использование водорода для получения энергии в промышленности, на транспорте и в быту;
- водородная безопасность.
Состояние и перспективы развития водородной энергетики в ведущих странах мира. Выбор сценариев энергетического будущего
Рост энергопотребления, усиление зависимости от импорта энергоресурсов, загрязнение окружающей среды и его все более явные негативные климатические последствия вынуждают ведущие индустриальные страны уделять большое внимание проблемам повышения эффективности использования традиционных энергоносителей, энергосбережению и освоению более доступных альтернативных источников энергии.В докладе Международного энергетического агентства (IEA), посвященном прогнозу энергетической ситуации в мире до 2030 г. (представлен 7 ноября 2006 г.), отмечается, что исходя из наблюдаемых тенденций и их экстраполяции глобальный первичный спрос на энергоресурсы будет расти вплоть до 2030 г. в среднем на 1,6% в год. Свыше 70% прироста этого спроса обеспечат развивающиеся страны, прежде всего Китай и Индия.
Импорт нефти и газа в странах ОЭСР и развивающихся азиатских странах будет расти еще быстрее, чем спрос, что повышает уязвимость экономики по отношению к скачкам цен и нестабильности поставок. Серьезную тревогу у специалистов вызывает и то обстоятельство, что рост потребления традиционных энергоресурсов вызовет увеличение глобальной эмиссии двуокиси углерода на 55% до уровня в 40 Гт в 2030 г., что на 14 Гт больше, чем в 2004 г.
По мнению экспертов Международного энергетического агентства, альтернативой этим тенденциям является переход к новой государственной политике в области энергетики. Сценарий, который может обеспечить более устойчивое развитие, предполагает реализацию рассматриваемых сегодня в разных странах мер по повышению эффективности использования энергоресурсов и переходу к альтернативным источникам энергии.
Согласно такому сценарию, прогнозируется уменьшение глобального спроса на энергоресурсы к 2030 г. на 10%, что эквивалентно объему потребления энергии в Китае в настоящее время.
Необходимость формирования национальной программы
Успех Национальной программы зависит от формирования эффективного нормативно-правового и организационно-экономического механизма управления ее реализацией, включающего:- федеральные законы и подзаконные акты, нормативы и стандарты;
- систему долгосрочного прогнозирования и стратегического планирования;
- инновационно-технологическую экспертизу и отбор научно-технических и инновационно-инвестиционных проектов;
- многоканальное финансирование с преобладанием бюджетных вложений на стартовом этапе и частных инвестиций в фазе распространения водородной энергетики;
- повышение роли управляющей компании по Программе, создание стратегического инновационного международного альянса;
- интеграцию науки и высших учебных заведений, подготовку, переподготовку и повышение квалификации ученых, конструкторов, инженеров, менеджеров, квалифицированных рабочих, государственных служащих, участвующих в реализации Программы;
- формирование инновационного партнерства государства, бизнеса, науки, образования и гражданского общества;
- активное включение регионов в освоение водородной энергетики, создание зон ее пионерного освоения;
- развитие международного сотрудничества, активное включение в международные программы по водородной энергетике;
- информационную поддержку и кадровое обеспечение инновационного прорыва в области энергетики и экологии, формирования благоприятного климата.
Результатом перехода к водородной энергетике станет не только дополнительный широкодоступный источник энергии, но и решение как чисто экономических (на определенном уровне развития технологии водород станет самым дешевым источником энергии), так и экологических (этот вид энергии практически не загрязняет окружающую среду) проблем.
Формирование системы управления Программой развития водородной энергетики в Российской Федерации позволит стимулировать и эффективно координировать фундаментальные и прикладные исследования в сфере водородной энергетики и инновационные прорывы на их базе, создавать организационно-экономические условия для перехода России к инновационному типу развития экономики.
Результатами реализации Программы должны стать обеспечение создания общероссийского инновационного пространства, формирующего рынок высокотехнологичной продукции, дальнейшее продвижение исследований за счет более высокого уровня кооперации и координации между участниками Программы на всех уровнях, усиление научной и технологической базы производства водорода, поощрение конкуренции, обеспечение и усиление развития низкозатратных открытых энергетических систем на базе водорода и сопутствующих технологий мирового класса, стимулирование государственных и частных инвестиций в проекты по водородной энергетике, а также привлечение иностранных инвестиций.
Национальная программа имеет важнейшее значение для повышения конкурентоспособности отечественной продукции в условиях вступления России в ВТО, для развития партнерских связей с авангардными странами в осуществлении инновационного прорыва.
Для успешной реализации Программы необходимы создание институциональной и методической базы водородной энергетики, развитие научно-инновационного потенциала, включение в международные программы и проекты в сфере исследований по водородной энергетике, разработка нормативно-правовой базы государственного регулирования освоения и развития водородной энергетики и создание инфраструктуры, обеспечивающей управление развитием отрасли, включая информационную инфраструктуру.
Механизм реализации Программы должен достаточно учитывать специфику работ (видов деятельности) на стартовом и последующих этапах ее реализации. Если на начальном этапе требуются достаточно большие государственные инвестиции и гарантии, то в последующем начинают активно задействоваться рыночные механизмы.
Поэтому Программа Водородная энергетика должна иметь статус национальной, в полной мере обеспечиваться необходимыми ресурсами и осуществляться под руководством высших органов государственной власти страны как важнейшая составная часть системы стратегического планирования национального развития.
Крупным источником финансирования проектов Национальной программы является направление на ее проекты существенной части мировой нефтегазовой ренты, которая сейчас аккумулируется в валютных резервах Центробанка, Стабилизационном фонде и сверхприбылях нефтегазовых компаний и в малой степени используется для инновационного обновления национальной экономики. Потребуется создать инновационно-инвестиционный фонд, страховую компанию, предоставить налоговые и таможенные преференции для проектов, реализующих Национальную программу, обеспечивающих стратегический инновационный прорыв, являющийся ключевым для конкурентоспособности и эффективности экономики России в XXI столетии.
Реализация Национальной программы по водородной энергетике требует подготовки кадров специалистов в этой области, ознакомления с основами водородной экономики широких слоев населения, особенно молодежи. Заслуживают поддержки предложения МИРЭА об организации в России водородного всеобуча, издании специальной, учебной и популярной литературы по этой проблеме, создании международного студенческого водородного клуба.
Это будет способствовать вовлечению активной части молодого поколения в осуществление инновационного прорыва, меняющего облик экономики и являющегося важным шагом на пути к ноосфере.
Приложение
Институт экономических стратегий (ИНЭС) Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты (НИК НЭП)Международный институт П. Сорокина - Н. Кондратьева (МИСК)
Российская академия государственной службы при Президенте РФ (РАГС)
Национальная научно-инновационная программа Водородная энергетика на период до 2050 года
(Проект)
Директор ИНЭС, генеральный директор НИК НЭП, член-корреспондент РАН Б.Н. КузыкПрезидент МИСК, академик РАЕН, д.э.н., проф. РАГС Ю.В. Яковец Зав. кафедрой РАГС, академик РАЕН, д.э.н., проф.
В.И. Кушлин
Концепция Программы разработана ИНЭС, МИСК и РАГС в 2005 г., обсуждена и одобрена на XIX Междисциплинарной дискуссии в РАГС в марте 2005 г. Концепция и проект Программы обсуждены на заседании НТС НИК НЭП, одобрены и доработаны с учетом замечаний и предложений Национальной ассоциации водородной энергетики и МИРЭА - Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета).
Паспорт проекта Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 года
Наименование проекта Программы Национальная научно-инновационная программа Водородная энергетика на период до 2050 года.
Наименование, номер и дата принятия решения о разработке Программы. Проект Программы разработан в инициативном порядке Институтом экономических стратегий, Национальной инновационной компанией Новые энергетические проекты, Международным институтом Питирима Сорокина Николая Кондратьева, Российской академией государственной службы при Президенте РФ и доработан с участием Национальной ассоциации водородной энергетики и Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета). Проект является продолжением и развитием Комплексной программы поисковых, научно-исследовательских и опытноконструкторских работ по водородной энергетике, одобренной Президиумом РАН и Правлением ОАО Норильский никель 9 декабря 2003 г. Проект направлен на реализацию одобренного на саммите Группы восьми в Санкт-Петербурге 16 июля 2006 г. Плана действий по глобальной энергетической безопасности задач по переходу к водородной энергетике (пп.
21 и 26 Плана действий).
Координатор Программы Правительство Российской Федерации.
Государственные заказчики Программы Министерство экономического развития и торговли Российской Федерации, Министерство образования и науки Российской Федерации, Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации, Министерство транспорта Российской Федерации, Министерство регионального развития Российской Федерации, Министерство обороны Российской Федерации.
Основные исполнители Программы Российская академия наук, Министерство образования и науки Российской Федерации, Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации, Министерство транспорта Российской Федерации, Министерство регионального развития Российской Федерации, Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты.
Цель Программы разработка, крупномасштабное освоение, развитие производства водородного топлива и топливных элементов и их использование в качестве альтернативного, экологически чистого источника энергии, что будет способствовать повышению энергоэффективности российской экономики, надежности энергообеспечения населения и производства, уменьшению загрязнения атмосферы, укреплению энергетической и экологической безопасности страны и улучшению структуры внешней торговли.
Программа носит научно-инновационный характер,
объединяя научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, базисные инновации в производстве, транспортировке, хранении, использовании и обеспечении безопасности водородного топлива с инновационно-инвестиционным применением топливных элементов на транспорте, в энергетике, промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и других сферах экономики, освоением инновационных ниш на внутреннем и внешнем энергетических рынках.
Задачи Программы:
- обеспечить ускоренное и крупномасштабное освоение и развитие в России водородной энергетики как одного из базисных направлений шестого технологического уклада и условия обеспечения энергобезопасности страны;
- разработать и освоить эффективные технологии производства, хранения, использования и обеспечения безопасности водородного топлива;
- разработать и инновационно освоить системы топливных элементов и энергетические установки, обеспечивающие эффективное применение водородных технологий на транспорте, в промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и других отраслях экономики;
- определить регионы Российской Федерации, в которых будет происходить комплексное освоение водородной энергетики, создать в них инновационно-энергетические зоны;
- организовать сотрудничество в области водородной энергетики с заинтересованными странами СНГ, государствами Востока и Запада;
- повысить технологический уровень и конкурентоспособность отраслей, связанных с водородной энергетикой, увеличить долю России на мировом высокотехнологичном рынке;
- отработать механизм формирования и реализации национальной программы высшего уровня, основанной на принципах партнерства государства, науки, бизнеса и образования, межгосударственного сотрудничества, интеграции отечественного и зарубежного капитала в осуществление инновационного прорыва в области энергетики;
- организовать подготовку и переподготовку кадров для всех звеньев водородной энергетики, информационное обеспечение ее освоения и развития.
Сроки реализации Программы 20062050 гг.
Основные мероприятия Программы:
- научно-исследовательская и опытно-конструкторская разработка эффективных технологий производства водородного топлива, его хранения, переработки и использования, создания системы топливных элементов разных типов;
- проведение маркетинговых исследований и организация крупномасштабного освоения принципиально новых конкурентоспособных технологий использования водородного топлива и топливных элементов на транспорте, в энергетике, металлургии, жилищном хозяйстве, в переносных устройствах, в освоении космоса, оборонно-промышленном комплексе и других сферах экономики;
- организация производства новых материалов (в том числе наноматериалов) и оборудования для различных сфер производства, транспортировки и применения водородного топлива;
- проведение совместных исследований, проектно-конструкторских работ, выполнение интегрированных инновационных проектов с заинтересованными странами СНГ и государствами дальнего зарубежья для освоения ниш на мировом рынке;
- подготовка, переподготовка и повышение квалификации кадров для водородной энергетики, организация водородного всеобуча, информирование населения о перспективах и преимуществах водородной энергетики;
- разработка и освоение адекватного условиям глобализации и регулируемой рыночной экономики организационно-экономического механизма реализации Программы на принципах партнерства государства, науки, образования и бизнеса, создание управляющей компании и международного инновационного стратегического альянса по водородной энергетике.
Объемы и источники финансирования Программы по
четырем этапам (20062010, 20112020, 2021 2030, 20312050 гг.) определяются в предварительном порядке и уточнятся по мере выполнения Программы и оценки полученных результатов. На первом этапе объем финансирования оценивается в 600 млн долларов, из них не менее 300 млн вложения государства.
На втором этапе объем инвестиций возрастет до 8 млрд долларов, из них 900 млн выделяет государство. На третьем этапе возможный объем вложений, преимущественно в инновационное освоение принципиально новых технологий, составит около 5 млрд долларов, из них доля государства составит примерно 900 млн.
На четвертом этапе объем инвестиций в производство и использование водородного топлива и топливных элементов может достигнуть 10 млрд долларов, в том числе государственных 800 млн. Финансируются только проекты, прошедшие инновационно-технологическую экспертизу, на весь срок их реализации.
Ожидаемые результаты реализации Программы:
- Россия преодолеет сложившееся в 1990-е годы отставание и войдет в число стран мировых лидеров по развитию водородной энергетики одного из ключевых направлений энергоэкологической революции XXI в.;
- начнется крупномасштабное производство и использование водородного топлива и топливных элементов, что обеспечит энергетическую безопасность страны в условиях, когда запасы лучших месторождений ископаемого топлива истощаются и оно дорожает;
- мероприятия Программы стимулируют развитие смежных отраслей (производства наноматериалов, энергооборудования и т. д.), станут одним из ведущих направлений высокотехнологичного комплекса страны, инновационного пути развития экономики;
- укрепится сотрудничество со странами СНГ и государствами дальнего зарубежья, что позволит усилить позиции России на мировом энергорынке и расширить присутствие на мировом высокотехнологичном рынке в целом;
- изменится к лучшему экологическая ситуация в стране, резко сократятся объемы выбросов парниковых газов, загрязнения атмосферного воздуха, вод и земель. Это будет способствовать преодолению негативных изменений климата, улучшит качество жизни людей, особенно в крупных городах и промышленных центрах, будет содействовать росту сознательной поддержки водородной экономики со стороны населения;
- будет выработан эффективный механизм партнерства государства, бизнеса, науки и образования при осуществлении инновационного прорыва, реализации национальных инновационных программ и проектов, координации научных и инновационных проектов на федеральном, региональном и международном уровнях.
Срок окупаемости проектов Программы будет изменяться на различных ее этапах. В период освоения технологий он будет длительным, однако на последующих этапах, когда производство и использование водородного топлива и топливных элементов достигнут промышленных масштабов и они станут многократно дешевле, срок окупаемости проектов значительно сократится.
Эффект каждого проекта определится после экспертизы проектов Программы и будет уточняться на каждом этапе ее реализации с учетом уже достигнутых результатов, темпов инфляции и конъюнктуры мирового энергетического рынка.
Необходимость формирования национальной программы. Ведущее звено глобальной энергоэкологической революции
1.1.1. Глобальный научно-технологический переворот XXI столетияМировая экономика в первой половине XXI в. вступила в эпоху глобального научно-технологического переворота. Его содержанием являются научная революция и переход от индустриального к постиндустриальному технологическому способу производства на основе кластера эпохальных и базисных инноваций, которые преобразуют все стороны жизни общества.
Первым этапом этих трансформаций станет освоение и распространение шестого технологического уклада, который в 20202040-е годы станет преобладающим в авангардных странах, определяя конкурентоспособность продукции на мировых и внутренних рынках, темпы экономического роста, уровень и качество жизни населения.
1.1.2. Энергоэкологическая революция стержень глобального технологического переворота
Каждый технологический переворот имеет свою специфическую структуру, свои лидирующие, базисные направления. Стержнем технологического переворота первой половины XXI в. является глобальная энергоэкологическая революция, базирующаяся на использовании в качестве основного источника энергии не ископаемого топлива, преобладавшего в индустриальную эпоху, а альтернативных и возобновляемых, экологически чистых источников энергии, ведущее место среди которых займет водородное топливо.
Неизбежность глобальной энергоэкологической революции диктуется рядом факторов.
Во-первых, непрерывно увеличивается численность населения мира: к 2050 г. она возрастет по сравнению с нынешней в полтора раза. Стремительно растет энергопотребление, особенно в развивающихся странах.
Во-вторых, в обозримой перспективе истощатся основные доступные и богатые месторождения ископаемого топлива, запасы которого весьма неравномерно распределены по странам и цивилизациям, многократно возрастут издержки его добычи и цены.
В-третьих, энергетика с каждым годом наносит все больший ущерб окружающей среде: объем выбросов вредных веществ в атмосферу лишь увеличивается, что ведет к необратимым изменениям климата и угрожает планете экологической катастрофой.
В-четвертых, быстро увеличиваются текущие и капитальные затраты на обеспечение энергетических потребностей общества и охрану окружающей среды, что тормозит экономический рост всех стран и не позволяет удовлетворять в необходимой степени потребности населения.
В-пятых, снижается экономический и экологический потенциал используемых в энергосекторе технологий индустриального типа. Необходим инновационный прорыв, стартовой площадкой для которого станет освоение и распространение принципиально новых ресурсосберегающих, экологически чистых технологий XXI в., и прежде всего наукоемкой водородной энергетики постиндустриального типа, что и составит главное содержание развертывающейся в авангардных странах энергоэкологической революции.
1.1.3. Переход к водородной энергетике ядро глобальной энергоэкологической революции
Среди альтернативных источников энергии водородное топливо имеет решающие преимущества в силу ряда причин:
- его запасы практически неисчерпаемы водород может быть получен из воды, метана, ископаемого топлива, биомассы;
- водород имеет высокую энергоемкость теплота его сгорания в кислороде в 2,6 раза выше, чем у бензина;
- это экологически чистый продукт отходом при его использовании является обыкновенная вода;
- производить водород можно на внепиковых режимах работы АЭС и ГЭС, что повышает эффективность их работы и снижает издержки производства;
- данный вид топлива можно использовать (в виде топливных элементов, автономных генераторов энергии, а также в портативной бытовой технике) во всех секторах экономики.
При производстве и использовании водородного топлива существуют некоторые ограничения:
- пока еще недостаточно отработаны технологии получения, хранения, транспортировки и применения в крупных масштабах водородного топлива;
- водород взрывоопасен, поэтому в водородной энергетике должны работать жесткие стандарты безопасности, а система информационного обеспечения Программы должна довести эти стандарты до всех производителей и потребителей;
- себестоимость и цена реализации водородного топлива и водородных элементов на данный момент высоки, что ограничивает сферы эффективного применения этих видов топлива.
Однако эти проблемы могут быть решены в течение одного-двух десятилетий, поскольку ими занимается все больше ученых, изобретателей, конструкторов и инженеров многих стран, а при многократном увеличении инвестиций и масштабов производства водородного топлива издержки и цены неизбежно снизятся.
1.1.4. Глобальный инновационный прорыв в области водородной энергетики
Хотя идея использования водорода в качестве топлива была выдвинута еще в XIX в., комплексные исследовательские работы в области водородной энергетики начались лишь в середине 1970-х годов, в разгар мирового энергетического кризиса. В 1974 г. была создана Международная ассоциация по водородной энергетике, она регулярно проводит международные конференции и выставки.
В 19801990-е годы в ряде стран развернулись экспериментальные работы по применению водорода и топливных элементов в промышленности, при освоении космоса, на автомобильном и воздушном транспорте.
Однако настоящий прорыв в области водородной энергетики и топливных элементов развернулся лишь с начала
XXI в., когда эти вопросы были подняты на уровень государственной и межгосударственной перспективной инновационной политики, когда в США, Японии и в других странах были приняты долгосрочные национальные водородные программы (инициативы), а в Европейском союзе аналогичная межгосударственная программа. В ближайшие годы в авангардных странах масштабы исследований и инноваций в этой области возрастут в геометрической прогрессии, а значит, вскоре можно будет получить ощутимые практические результаты.
Водородная энергетика относится к числу высокотехнологичных производств и является одним из базовых направлений шестого технологического уклада, который станет преобладающим в 2040-е годы XXI в. и будет определять конкурентоспособность товаров и услуг.
Водородная энергетика двигатель инновационного прорыва в России
1.2.1. Отставание России в инновационнотехнологическом переворотеСегодня Россия отстает от авангардных стран, которые быстро и эффективно осваивают достижения глобальной энергоэкологической революции на основе водорода и топливных элементов. Причин тому несколько.
Во-первых, Россия одна из немногих стран мира, которая располагает огромными запасами ископаемого топлива, что позволяет ей не только полностью удовлетворять собственные энергетические потребности, но и экспортировать миллионы тонн топлива, получая от его продажи при высоких мировых ценах колоссальную мировую нефтегазовую ренту. Поэтому ни государство, ни частный бизнес не проявляют должного интереса к альтернативным источникам энергии.
Во-вторых, в результате кризиса 1990-х годов был подорван научно-технический и инновационный потенциал страны, свернут ряд перспективных направлений научных работ, в том числе в сфере альтернативной энергетики, а стихийнорыночная экономика оказалась практически невосприимчивой к перспективным базисным инновациям.
В-третьих, неолиберальные рыночные реформы основаны на постулате, что государство должно уйти из сферы экономики, а государственную поддержку науки и инноваций необходимо свести к минимуму. Однако в такой ситуации инновационный прорыв невозможен (что подтверждает опыт зарубежных стран с развитой рыночной экономикой).
В-четвертых, энергосектор России отличается низкой эффективностью (рис. 1). Производя на душу населения в 4,6 раза больше энергии (в пересчете на нефтяной эквивалент) и потребляя на душу населения в 2,6 раза больше, Россия имеет энергоэффективность (ВВП на единицу используемой энергии) в 2,5 раза ниже среднемировой, а выбросы CO2 на душу населения в 2,5 раза больше.
Доля топлива в структуре экспорта товаров в 6,2 раза больше среднемирового уровня. Современная Россия быстро исчерпывает доставшиеся ей от прошлых поколений разведанные запасы ископаемого топлива и не использует огромные объемы мировой нефтегазовой ренты для модернизации, инновационного обновления и повышения конкурентоспособности экономики.
Необходимость и цели Национальной водородной программы
НИК НЭП - Plug Power Inc. (США)
Решение о подготовке и заключении Соглашения о стратегическом партнерстве было принято в июне 2006 г. во время первой российско-американской встречи в Москве, в которой приняли участие представители Plug Power и НИК НЭП, а также российские ученые, работающие в области водородных технологий. Во время своего визита в октябре 2006 г. в г. Лэтам (штат Нью-Йорк, США) генеральный директор НИК НЭП Борис Кузык и президент американской компании Plug Power Роджер Сейллент (Roger Saillant) подписали Соглашение о стратегическом партнерстве в области водородных технологий.В соответствии с Соглашением обе стороны объединят свои усилия для развития коммерческих связей, организации поставок и создания производственных мощностей, организации обучения и технической поддержки, то есть создания необходимой инфраструктуры и условий для успешного продвижения на российском рынке источников питания на основе топливных элементов. Опираясь на научно-технические достижения и маркетинговые исследования, Plug Power и НИК НЭП приступят к созданию комплексной программы разработки продукта и технологий, отвечающих потребностям российского рынка.
Как заявил президент Plug Power Роджер Сейллент, мы разделяем видение партнеров из НИК НЭП о быстром раз-
витии мира от водородной энергетики к водородной экономике в XXI в., и теперь вместе будем смело идти вперед.
В лице Plug Power мы приобрели серьезного западного партнера, который имеет опыт активного проникновения на рынок. Эта компания, проанализировав наш научно-технический задел и наши возможности, пришла к выводу, что с учетом наших разработок и технологий, с учетом их и производственных, и рыночных возможностей мы в состоянии в ближайшее время совместно выйти как на внутренний российский рынок, так и на глобальные рынки с новым инновационным продуктом в виде ряда энергетических установок на основе водородных технологий, считает Борис Кузык.
НИК НЭП - FUMATECH (Германия)
НИК НЭП и ее стратегический партнер немецкая компания FUMATECH сотрудничают уже больше года. В течение этого времени проводятся работы по созданию низкотемпературных и высокотемпературных мембранно-электродных бло-
ков на основе мембран фирмы FUMATECH и материалов, разрабатываемых по программам Норильский никель РАН. Планируются совместные с FUMATECH работы в области электролизных мембран, мембран для микротопливных элементов, для прямоэтанольных топливных элементов. Итоги первого этапа работ были подведены на рабочем совещании в декабре 2006 г.
Решение ряда технологических проблем уже сейчас позволяет надеяться на успешное применение разрабатываемых низкотемпературных МЭБов в стационарных энергоустановках. Участниками совещания принят ряд решений, направленных на интенсификацию работ, оптимизацию распределения задач между российскими и немецкими участниками проекта и улучшение характеристик разрабатываемых МЭБов.
Что касается отечественных стратегических партнеров, то достигнута договоренность о проведении демонстрационных испытаний энергоустановок на основе топливных элементов с ведущими российскими компаниями:
- ОАО ГМК „Норильский никель";
- ОАО Российские железные дороги;
- ОАО Мобильные ТелеСистемы (МТС).
Стратегическими партнерами НИК НЭП в области интегрального прогнозирования, национального программирования и образования являются Институт экономических стратегий, Международный институт Питирима Сорокина Николая Кондратьева, Российская академия государственной службы при Президенте РФ, Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) (МИРЭА). Совместно с ними подготовлен проект Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 г. и осуществляется ряд образовательных проектов в области водородной энергетики.
Программа Водородная энергетика программа нового типа, ориентированная на инновационный прорыв. Ее проект публикуется в Приложении к настоящей книге.
Таким образом, Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты является сегодня единственной российской структурой, которая интегрировала и оптимально структурировала научно-производственный потенциал в области водородных технологий и альтернативной энергетики, имеет четкую стратегию развития, гибкий механизм ее реализации, современную систему управления, проводит жесткую инвестиционную политику и ориентирована на реализацию инновационного пути развития отечественной энергетики. Этой позиции и планам НИК НЭП соответствует девиз Компании: Энергия будущего рождается сегодня: от водородной энергетики к водородной экономике в XXI веке.
Концепция формирования Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика
Необходимость и цели Национальной водородной программы
Имеющаяся в Российской Федерации нормативно-правовая и методическая база в большей степени ориентирована на федеральные целевые программы и не отражает специфических особенностей крупных национальных программ инновационного типа. С 2006 г. начали осуществляться приоритетные национальные проекты инновационно-социального характера, но они пока не получили законодательного закрепления.Реализация крупных инновационных прорывов, как показывает отечественный и зарубежный опыт, должна опираться на новый инструмент национальные программы и проекты. Это относится и к водородной энергетике. Ниже излагаются методологические предложения по формированию Национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика (далее Программа).
Программы станут важным звеном системы стратегического планирования социально-экономического и инновационно-технологического развития России на долгосрочную перспективу.
Содержание проблемы и необходимость ее решения программными методами
За XX в. потребление энергии в мире выросло более чем в 15 раз (1900 г. 21 эко Дж , 2000 г. 320 эко Дж) и будет расти дальше. Первичные природные источники энергии по большей части невозобновляемы, использование традиционных источников существенно загрязняет окружающую среду (выброс углекислого газа до 20-1012 м3 в год).Таким образом, современное общество стоит перед дилеммой без энергии невозможно существовать, но сохранение темпов роста и методов производства энергии приведет к разрушению окружающей среды. Наиболее обоснованным выходом из данной ситуации является использование водорода как основного энергоносителя и топливных элементов как генераторов электроэнергии с резким сокращением потребления ископаемых топлив.
Водородная энергетика является одним из основных направлений развития устойчивых экологически чистых открытых энергетических систем в мире, так как водород в чистом виде, а также в сочетании с некоторыми другими видами топлив наиболее эффективно преобразуется в энергию.
Водород рассматривается как энергоноситель, который вполне может заменить существующие природные энергоносители (нефть, природный газ, уголь). Основной предпосылкой этого являются практически неограниченные запасы водорода в природе. Кроме того, при сгорании водорода образуются пары воды и таким образом поддерживается аналогичный природному кругооборот, что создает условия для поддержания окружающей природной среды в сбалансированном состоянии.
В этом заключаются уникальные, не имеющие альтернативы свойства водорода.
Водород как энергоноситель имеет ряд других положительных качеств:
- нетоксичен, а продуктами его сгорания с кислородом являются пары воды; имеет по сравнению с другими видами топлив наиболее высокую теплоту сгорания на единицу массы (120 МДж/кг);
- его можно транспортировать и хранить как природный газ (по трубопроводам, в емкостях или в сжиженном виде);
- с его помощью можно аккумулировать излишки электроэнергии, вырабатываемой электростанциями, в том числе атомными и гидростанциями (например, в ночные часы и выходные дни), а также энергию возобновляемых источников (ветра, воды, солнца и др.);
- водород и получаемые на его основе виды топлива (например, метанол) можно применять в двигателях и энергоустановках различного назначения.
Основными эксплуатационными недостатками являются низкая плотность жидкого водорода (70 кг/м3) и низкая температура кипения (20 К).
Переход на водородную энергетику не только даст дополнительный широкодоступный источник энергии, но и позволит решить как чисто экономические проблемы на определенном уровне развития технологии водород станет самым дешевым источником энергии, так и экологические этот вид энергии не только не загрязняет окружающую среду, но и в некоторых случаях (получение водорода разложением воды) формирует аналогичный природному кругооборот.
Наша страна до середины 1990-х годов занимала передовые позиции в НИОКР в сфере водородной энергетики. В России был осуществлен первый в мире полет самолета-лаборатории ТУ-155 на водороде, созданы один из первых экспериментальных автомобилей с топливными элементами, космический криогенный водородный комплекс, первые опытно-промышленные плазмохимические установки получения водорода, опытные автомобили на бензоводородных смесях, экспериментальные водородокислородные парогенераторы, проведены разработки разнообразных металлогидридных устройств и созданы эффективные сплавы аккумуляторы водорода, электролизеры с твердополимерным электролитом и многие другие разработки, выполнявшиеся с середины 1970-х до середины 1990-х годов.
Одним из наиболее перспективных направлений в этой области науки и технологий, в рамках которого в Российской Федерации существует вероятность совершить инновационный технологический прорыв, является разработка и коммерциализация портативных топливных элементов и реакторов производства водорода к ним. Возможность и необходимость сосредоточения внимания на портативных топливных элементах обусловлена тем, что, по-видимому, время начала их массовой коммерциализации в качестве эффективных источников питания переносных электронных приборов исчисляется несколькими годами.
В настоящее время в России проводятся НИОКР по созданию эффективных технологий производства и использованию водорода в различных отраслях экономики и по разработке энергетических установок на базе топливных элементов для экологически чистого транспорта и производства электро-энергии. Однако государственное финансирование отечественных работ в области водородной энергетики несопоставимо с финансированием этих работ в авангардных странах.
Вместе с тем межотраслевой и междисциплинарный характер проблемы требует комплексного подхода к ее решению и развитию разработок по более широкому кругу задач, чем это предусматривается федеральными целевыми программами. В условиях нарастания темпов проведения и реализации зарубежных НИОКР и перспектив ужесточения национальных и международных правовых норм в области защиты окружающей среды опоздание с развитием работ в области водородной энергетики и технологии может в ближайшей перспективе привести к существенным экологическим и экономическим потерям для страны.
Требуется объединение и скоординированное решение научных, инновационных и организационно-управленческих задач, согласование федерального, регионального и международного аспектов реализации Программы, правительственный уровень координации выполнения Программы.
В России из-за отсталости энергохозяйства показатель эластичности спроса на энергию по ВВП втрое хуже, чем в развитых странах. Учитывая это почти катастрофическое отставание, руководство страны поставило задачу обеспечить не менее 50% прироста ВВП за счет повышения эффективности использования энергоресурсов.
В связи с этим представляется необходимым разработать долгосрочную национальную научно-инновационную водородную программу, в рамках которой можно было бы аккумулировать как фундаментальные и прикладные научные исследования, так и их коммерциализацию на национальном и международном уровне, создать условия для перехода страны к водородной энергетике на принципах прозрачности, все-охватности и обязательности.
Основные области исследований и инноваций. Структура Программы
Главные направления исследований и инноваций для реализации Программы:- экологически чистое производство развитие и технико-экономическое и социальное обеспечение эффективных путей производства водорода и водородных топливных элементов в рамках существующих и новых процессов;
- базовые материалы материалы для электролизеров и топливных процессоров, для хранения, разделения и очистки водорода, в том числе с использованием нанотехнологий;
- хранение и транспортировка исследование инновационных методов хранения, включая гибридные системы, которые могут привести к технологическому прорыву, а также транспортировки и распределения водородного топлива;
- безопасность разработка и обеспечение стандартов качества безопасности производства, транспортировки и хранения водорода;
- инновационное освоение водородной энергетики
поддержка и консолидация инициатив в сфере водородной энергетики для изменения базовых характеристик экономической системы;
- инновации в области экономики и управления формирование инновационного партнерства государства, науки и бизнеса, создание управляющей компании, международного стратегического технологического альянса.
Это предопределяет структуру Программы:
1. Фундаментальные научные исследования и разработки.
2. Прикладные НИР, ОКР и инновации по направлениям:
- производство, транспортировка и хранение водорода;
- топливные элементы;
- водородный транспорт;
- промышленное и бытовое применение;
- формирование инфраструктуры;
- материалы и оборудование для водородной энергетики;
- безопасность и стандарты.
3. Организационно-экономические и нормативно-правовые инновации:
- освоение рыночных ниш;
- создание управляющей компании;
- финансирование и страхование проектов;
- координация и управление;
- создание целевых оргструктур;
- нормативно-правовое обеспечение;
- кадровое обеспечение.
Структура Программы включает три взаимосвязанных, взаимоперекрещивающихся контура: исследовательский (фундаментальные и прикладные исследования, опытно-конструкторские работы, демонстрационные образцы); инновационный (базисные и улучшающие инновации, обеспечивающие освоение результатов НИОКР и изобретений, производство, транспортировка и использование водородного топлива и топливных элементов, освоение рыночных ниш); организационно-управленческий, обеспечивающий согласованное функционирование Программы и ее составных элементов (подпрограмм, проектов), координацию деятельности участников Программы, ее кадровое и информационное обеспечение.
Основные цели и задачи Программы
Цель Программы эффективная координация фундаментальных и прикладных исследований и инновационных проектов на их базе, создание технологических и организационно-экономических условий для перехода России к водородной энергетике, снижение энергоемкости и ускорение темпов роста ВВП, обеспечение энергоэкологической безопасности и решение социальных задач на основе инновационного партнерства государства, бизнеса и науки, образование, поощрение более глубокой кооперации в инновационном прорыве. Программа направлена на решение как стратегических задач инновационного обновления и обеспечения устойчивого развития экономики России, так и на реализацию Плана действий по глобальной энергетической безопасности, принятого на саммите Группы восьми в Санкт-Петербурге в июле 2006 г., как на уровне Российской Федерации и СНГ, так и в глобальном масштабе.Задачи Программы.
1. Содействие созданию общероссийского инновационного пространства, формирующего внутренний рынок для науки и технологий, обеспечивающий продвижение исследований и их коммерциализацию за счет более высокого уровня кооперации и координации между участниками программы на
всех уровнях и государственной поддержки базисных инноваций в стартовый период.
2. Усиление научной и технологической базы производства водорода и поощрение конкуренции, которая обеспечивает продвижение исследований и инноваций в сфере водородной энергетики.
3. Осуществление инновационного прорыва в области энергетики и смежных отраслях как важнейшего звена национальной инновационной системы.
4. Обеспечение развития и внедрения открытых энергетических систем на базе водорода и сопутствующих технологий мирового класса для их применения на транспорте, в стационарной и портативной энергетике.
5. Стимулирование государственных и частных инвестиций в НИОКР и инновации по водородной энергетике, а также привлечение иностранных инвестиций для реализации проектов Программы.
6. Формирование эффективной системы управления реализацией Национальной программы, координации работ и проектов на федеральном, региональном и международном уровнях.
7. Создание эффективного кадрового и информационного обеспечения освоения водородной энергетики.
8. Развитие международного сотрудничества в области водородной энергетики со странами СНГ, другими заинтересованными странами, Европейским союзом.
Сроки и этапы формирования и реализации Программы
Разработка и реализация Национальной водородной программы на период до 2050 г. включают следующие этапы.Первый этап (20062010 гг.). Разработка и согласование Программы, создание управляющей компании, оценка и отбор проектов, реализация научных и инновационных проектов первой очереди. На этом этапе в качестве приоритетов научных исследований в русле общемировых тенденций можно назвать:
- устойчивые энергетические системы;
- экологически чистый наземный транспорт;
- энергоснабжение жилищно-коммунального хозяйства;
- портативные топливные элементы;
- аэронавтика и космос;
- формирование инновационного партнерства государства, бизнеса, науки, образования и гражданского общества, определение регионов пионерного освоения проектов Программы.
Задачи этапа.
1. Создание научно-технологической базы для перехода к водородной энергетике.
2. Формирование системы управления программой, обеспечение информационной, организационной, кадровой и методической поддержки исследований и инноваций в сфере водородной энергетики.
3. Осуществление пионерных инновационных проектов в производстве и использовании водорода и топливных элементов, значительное снижение их себестоимости.
4. Развитие международного партнерства в освоении водородной энергетики, включение в европейские и иные зарубежные инициативы в сфере исследований по водородной энергетике, формирование международного инновационного альянса.
5. Определение системы параметров и стандартов, обеспечивающих безопасность производства, транспортировки и использования водородного топлива.
6. Создание инфраструктуры, обеспечивающей управление и развитие водородной энергетики.
7. Развитие научно-технологического потенциала и подготовка специалистов, информационное обеспечение Программы.
Второй этап (20112020 гг.). Формирование рыночных условий и инновационного механизма перехода к водородной экономике и осуществление кластера инновационных проектов для перехода к водородной энергетике, крупномасштабное инновационное освоение водородной энергетики в ЖКХ, на транспорте, в портативных электронных устройствах.
Третий этап (20212030 гг.). Освоение рыночных инновационных ниш использования водорода и топливных элементов в различных областях и сферах экономики, многократное увеличение объема производства и снижение себестоимости для обеспечения конкурентоспособности водородного топлива и топливных элементов, расширение международного партнерства в освоении и распространении атомной энергетики.
Четвертый этап (20312050 гг.). Осуществление крупномасштабного перехода Российской Федерации к водородной экономике, обеспечение лидирующей роли России в некоторых направлениях этого перехода, существенное повышение энергоэффективности и экологической безопасности страны и ее роли в глобальной энергоэкологической революции.
Основные участники Программы
Органы государственного управления (федеральные, региональные, муниципальные) выступают в качестве государственных заказчиков Программы, подпрограмм и крупных проектов, а также осуществляют нормативно-правовое регулирование и частичное финансирование в стартовый период исследований и освоения базисных инноваций.Научное сообщество проводит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы и научное сопровождение инновационных проектов.
Образовательные учреждения осуществляют подготовку и повышение квалификации кадров для инновационного освоения и эффективной эксплуатации водородной энергетики.
Финансовые организации участвуют в инвестировании Программы и проектов.
Предприятия энергетического сектора осуществляют соинвестирование конкретных инновационных проектов в рамках Программы и реализуют их.
Потребители предприятия транспорта, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой и других отраслей промышленности, жилищно-коммунального хозяйства используют водород и топливные элементы в своих технологических процессах, а население в товарах и услугах для личного потребления.
Иностранные инвесторы и партнеры участвуют в реализации водородных проектов Программы, в выполнении международных проектов и программ.
Институты гражданского общества формируют общественное мнение в целях перехода к экологически чистым открытым энергетическим системам, контролируют ход реализации Программы и проектов.
Информационный сектор обеспечивает научной, коммерческой и иной информацией всех участников создания водородной энергетики, способствует формированию благоприятного социального климата для реализации Программы.
Механизм формирования и реализации Национальной программы. Общие требования к механизму
Механизм формирования и реализации Программы (далее механизм) нацелен на создание водородной энергетики в Российской Федерации, обеспечивающей получение водорода как топлива, безопасность его хранения, транспортировки и использования на базе системы топливных элементов, создание экологически чистых водородных транспортных средств, децентрализованное энергоснабжение. Подбор элементов механизма должен осуществляться с целью его оптимизации применительно к специфике отрасли при учете множества факторов. Важнейшее значение в связи с этим приобретает свойство адаптивности механизма, необходимое для повышения его адекватности управляемому процессу.Все это ставит новые проблемы как по организации всей системы управления Программой, так и по формированию организационно-экономического механизма, технологии и методов управления на уровне подпрограмм и отдельного предприятия (производственного комплекса) участника Программы.
Организационно-экономическое и ресурсное обеспечение Программы
Особенности Программы как объекта управления выдвигают следующие требования к механизму ее формирования и реализации:во-первых, он должен быть достаточно полным, системным и соответствовать сложности и масштабности объекта;
во-вторых, его элементы должны быть ориентированы на повышение научно-технического уровня, значимости, новизны разработок, их совокупного социально-экономического и экологического эффекта;
в-третьих, он должен базироваться на перспективных прогнозах, соответствующих целям и срокам научно-технического и инновационного развития;
в-четвертых, он должен быть гибким, своевременно адаптироваться к изменениям факторов на разных фазах научнотехнологических и экономических циклов;
в-пятых, обеспечивать открытость Программы, возможность участия в ней предприятий и организаций разных форм собственности, отечественного и зарубежного капитала, заинтересованных регионов и муниципальных образований.
При разработке Программы требуется учет множества различных факторов, связанных с ее реализацией. В качестве одного из важнейших можно назвать инновационный потенциал промышленности, который характеризуется возможностью освоить и тиражировать высокие технологии в области водородной энергетики в экзогенно заданное рынком время и заданными темпами.
Не имея развитой технологической среды, освоить и тиражировать конкурентоспособную инновационную продукцию на мировом рынке практически невозможно. Экономический рост будет иметь место только тогда, когда инновационный потенциал будет соответствовать уровню новизны, сложности и масштабности проблем, связанных с освоением и тиражированием нововведений.
Естественным выходом из создавшегося положения представляется переход к наукоемкому, ресурсосберегающему способу производства электроэнергии, который происходит в развитых странах одновременно с развитием пятого и внедрением шестого технологических укладов. Это потребует реализации мероприятий, направленных на устранение глобальных диспропорций в технологической структуре экономики страны, формирование экономики инновационного типа.
При разработке и реализации соответствующих мероприятий необходимо учесть следующее.
1. Возрождение научно-технического и инновационного потенциалов отраслей экономики, технологически сопряженных с водородной энергетикой, необходимо осуществлять комплексно, на основе принципа сбалансированного развития, путем разработки и реализации соответствующих целевых программ. Они должны обеспечить увязку необходимого состава работ, согласованных по ресурсам, исполнителям и срокам их осуществления.
2. Необходимо законодательно установить для участников инновационной деятельности, реализующих Национальную программу в области водородной энергетики, которые объединили интеллектуальные, материально-вещественные, трудовые и финансовые ресурсы, налоговые каникулы, срок действия которых должен определяться длительностью инновационного процесса для разработки, создания и производства принципиально новой техники и технологий.
3. Проводить кардинальные преобразования в самом хозяйственном механизме, поскольку изменения, связанные с перестройкой производства в области водородной энергетики и отраслях потребителях ее продукции, будут колоссальны по своему масштабу.
Организационно-экономическое и ресурсное обеспечение Программы
Механизм функционально включает следующие экономические и организационные процессы.Экономические процессы:
- прогнозирование, текущее и стратегическое планирование работ по комплексному решению важнейших научно-технических и инновационных проблем народно-хозяйственного и отраслевого уровней при реализации программы и координации действий участников с учетом приоритетных направлений инновационного развития российской и мировой экономики;
- финансирование централизованные ассигнования из федерального, региональных и местных бюджетов (на проведение научных исследований и разработок, технологические инновации, капитальные вложения в нерыночный сектор экономики); средства бюджетных и внебюджетных фондов, в том числе инвестиционных и венчурных; финансирование на конкурсной основе в рамках государственных инвестиционных, научно-технических и инновационных программ, а также отдельных проектов; частные и иностранные инвестиции;
- кредитование кредиты российских и зарубежных финансово-кредитных организаций для поддержки высокоэффективных прикладных научно-технических и инновационных проектов, а также для решения задач массового распространения нововведений;
- предоставление налоговых и таможенных преференций полное или частичное освобождение субъектов и объектов научно-технической и инновационной деятельности Программы от налогообложения и таможенных платежей для повышения конкурентоспособности научно-технической и инновационной продукции в период ее инновационного освоения;
- ценообразование система договорных цен на научнотехническую и инновационную продукцию, обеспечивающих баланс экономических интересов в цепи разработчик изготовитель потребитель нововведений; прогнозирование динамики цен, их своевременное снижение для расширения спроса;
- стимулирование использование фондов оплаты труда, материального поощрения, методов морального стимулирования участников реализации Программы и ее проектов. Стимулирование притока кадров в Программу можно инициировать мерами социального характера, осуществление которых возможно при определенной государственной поддержке, сочетающейся с усилиями частного и корпоративного секторов экономики (научно-техническое творчество молодых специалистов в области водородной энергетики, проведение конкурсов на изобретения и т. п.).
Организационные процессы:
- организационное обеспечение формирование организационных структур управления Программой, создание и эффективное функционирование управляющей компании, разработка форм организационно-экономического взаимодействия участников Программы;
- экспертное обеспечение, позволяющее осуществить отбор наиболее эффективных и перспективных при реализации Программы научных и инновационных проектов исходя из научно-технического уровня, экономической и экологической эффективности проектно-конструкторских решений, конкретных продуктов и технологий.
Можно выделить четыре основных вида экспертизы с учетом совокупности требований к Программе, применимых в механизме ее формирования: научную и инновационно-технологическую, экономическую и экологическую экспертизы. Научная экспертиза призвана обеспечить лиц и органы, принимающих решения по Программе, информацией о научной новизне, перспективности, значимости, масштабности и т. д. Целью инновационно-технологической экспертизы является оценка технологического уровня и конкурентоспособности проектов Программы, инновационной направленности капитальных вложений в основные фонды, а также технологических параметров, конкурентоспособности продукции, производимой на основе инвестиционных вложений, технологического уровня ее производства и т. д. Экономическая экспертиза дает заключение о рентабельности и сроках окупаемости вложений в проекты, экологическая об их влиянии на окружающую среду.
В Программе с помощью экспертизы должны осуществляться такие этапы ее формирования и реализации, как отбор проектов для их включения в состав Программы, оценка полученных результатов. Экспертиза как особый вид интеллектуальной деятельности тесно взаимосвязана с процессами прогнозирования и анализа.
Отбор проектов в Программу, то есть наполнение ее конкретным содержанием в виде достаточно крупных, логически сопряженных между собой работ (проектов), будет базироваться на экспертизе.
Для отбора проектов в состав Программы первоначально проводится их научная экспертиза, а затем по проектам, получившим по ее результатам положительные заключения, осуществляются инновационно-технологическая, экологическая и экономическая экспертизы бизнес-планов инновационно-инвестиционных проектов.
Оценка Программы перед ее утверждением проводится с помощью комплексной экспертизы, объединяющей специализированную научную, инновационно-технологическую, экономическую и экологическую экспертизы, что позволит получить максимально полную информацию о проектах Программы как о системном программном комплексе, обладающем внутренним единством, непротиворечивостью, сбалансированностью, и оценить возможности для достижения целей Программы.
Оценка хода реализации Программы позволяет периодически ее корректировать, уточнять содержание в зависимости от достигнутых результатов. Контроль за реальным ходом выполнения работ по Программе будет выступать в качестве обратной связи, обеспечивающей своевременное внесение необходимых изменений, и явится важнейшей функцией заказчиков и управляющей компании.
Роль экспертизы при осуществлении контроля заключается в увеличении глубины, повышении всесторонности и объективности оценки, достигаемой за счет того, что в такой оценке будут участвовать высококвалифицированные эксперты, не только не имеющие прямой заинтересованности в искажении этих результатов, но и способные осуществлять анализ, предоставлять соответствующие объяснения ходу процессов и конструктивные рекомендации по их корректировке, а также в своевременной корректировке состава проектов при появлении новых научно-технических достижений и при существенном изменении конъюнктуры внутреннего и мирового рынков.
Кадровое обеспечение Программы подготовка трудовых ресурсов для реализации проектов Программы и сис-
тема их переподготовки и повышения квалификации; система аттестации работников и т. д. Кадровое обеспечение должно охватить следующие направления: интеграцию науки и высшего образования в области водородной энергетики; обеспечение высококвалифицированными кадрами; стимулирование притока в Программу как научных и инженерноконструкторских, так и рабочих кадров; повышение квалификации и зарубежные стажировки ученых и специалистов.
Интеграция науки и высшего образования, с одной стороны, должна создать в рамках Программы условия для получения наукой принципиально новых междисциплинарных знаний за счет соединения и комплексирования ее различных областей и направлений, междисциплинарных исследований, привлечения к проектам талантливой молодежи. С другой стороны, интеграция должна обеспечить повышение квалификации научных и инженерных кадров, их более быструю адаптацию к созданию и использованию нововведений (инноваций) в области водородной энергетики.
Механизм интеграции науки и высшего образования в Программе может широко использовать как уже зарекомендовавшие себя организационные формы в виде совместных учебно-научных центров, центров коллективного пользования научным оборудованием, так и пока еще относительно новые формы, как, например, федеральный центр науки и высоких технологий в области водородной энергетики России.
Подготовка кадров рабочих специальностей в Программе должна быть органически увязана с Концепцией действий на рынке труда, действующей в России в настоящее время. Согласно этой Концепции, профессионально-квалификационная структура подготовки кадров по рабочим специальностям должна соответствовать не только текущим, но и, что особенно важно для водородной энергетики, перспективным потребностям экономики, кардинально модернизируемой при ее реализации (новые рабочие профессии в энергетике, на транспорте, в жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении, появляющиеся при ориентации этих отраслей хозяйства на использование водорода в качестве энергетического ресурса).
Нормативно-правовое, научно-методическое и информационное обеспечение Программы
Данное обеспечение заключается в формировании нормативной базы управления, информационных технологий планирования, автоматизированной системы обмена информацией и издании научно-производственной периодики.Правовое обеспечение формирование совокупности законодательных и нормативных актов, регламентирую -щих деятельность организаций, участвующих в реализации Программы.
Организационно-экономическое обеспечение Программы призвано создать благоприятные условия для устойчивого научно-технического и инновационного развития водородной энергетики Российской Федерации, охватывающего весь его цикл от углубления фундаментальных научных знаний, проведения прикладных исследований и разработок до создания и замены устаревших технологий новыми, более совершенными. Оно должно сочетать элементы централизованного управления развитием стратегически важных направлений технологического прорыва с рыночным регулированием воспроизводственных процессов, посредством которых осуществляются согласование экономических интересов участников Программы и достижение намеченных инновационных результатов.
Для успешной реализации Программы необходимо ее надлежащее нормативно-правовое обеспечение. Перечень первоочередных нормативно-правовых актов федерального значения представлен в табл.
4.1.
Определение порядка рассмотрения и утверждения национальной научноинновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 г., определение основных параметров ее госу-
Указы Президента РФ О национальной научно-инновационной программе Водородная энергетика на период до 2050 г.
| 2 | Федеральный закон О национальной научно-инновационной программе Водородная энергетика на период до 2050 г. | Определяются статус и порядок реализации национальной научно-инновационной программы, налоговые и таможенные преференции |
| 3 | Распоряжение Правительства РФ Об утверждении Положения о порядке управления реализацией национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика | Определяются порядок управления Программой, функции заказчиков управляющей компании и исполнителей |
| 4 | Постановление Правительства РФ О реализации национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика | Утверждение государственных заказчиков Программы из числа государственных органов исполнительной власти федерального уровня, определяются объемы финансирования Программы за счет средств федерального бюджета |
| 5 | Распоряжение Правительства РФ Об утверждении Плана действий по реализации национальной научно-инновационной программы Водородная энергетика на период до 2050 г. | Утверждается План действий государственной исполнительной власти федерального уровня, содержащий перечень мероприятий и ответственных исполнителей, промежуточные и конечные результаты Программы, сроки их выполнения |
| 6 | Приказы и распоряжения федеральных органов исполнительной власти России, ответственных за реализацию Программы | Определяются механизмы реализации разделов Программы в соответствии с Планом действий |
как вариант создать научно-производственный холдинг Национальную инновационную компанию Новые энергетические проекты, которая функционирует с 2005 г. и консолидирует ресурсы для реализации конкретных инновационных проектов Программы.
Основными задачами и функциями инновационно-инвестиционного фонда могут стать:
- максимальное вовлечение средств (прежде всего внебюджетных) в инновационную деятельность;
- консолидация ресурсов: государственных (бюджетных и имущественных), научных, интеллектуальных, производственных и предпринимательских для реализации научных и инновационных проектов Программы;
- гарантийное обеспечение процессов заемного кредитования;
- коммерциализация результатов научно-технической деятельности в области водородной энергетики;
- привлечение иностранного капитала в проекты Программы и координация международного сотрудничества.
Реализация специальных серий ценных бумаг под будущую высокотехнологичную продукцию вновь созданных или реконструируемых производственных мощностей, а также под долю доходов с них является специфическим способом привлечения денежных средств для разработки других производств на базе прогресса в водородной энергетике.
Из этого формулируется стратегическая задача Программы, связанная не только с привлечением ресурсов государственных бюджетов (федерального и регионального уровней), финансово-кредитных учреждений к ее реализации, но и с поэтапным развитием таких источников финансирования, как инновационное инвестирование, венчурное финансирование и аккумулирующие его фонды, рынок ценных бумаг и др.
Организация управления реализацией Программы
Целью создания управляющей компании по реализации Программы является консолидация и многократное мультиплицирование выделенных ресурсов государственных бюджетов федерального и регионального уровней, российского и иностранного бизнеса, научно-исследовательских и проектных организаций на основе согласования социально-экономических интересов в интегрированный капитал для реализации приоритетных научных и инновационных проектов Программы.Функции управляющей компании:
- разработка прогнозов и стратегических планов развития водородной энергетики и реализации Программы;
- экспертиза и отбор научных и инновационных проектов;
- оперативное управление выполнением Программы, подпрограмм и проектов;
- стратегическое управление активами корпорации, включая эмиссию и размещение ценных бумаг на фондовых рынках;
- инновационный маркетинг;
- мониторинг процессов, контроль за выполнением и организация приемки научных и инновационных проектов;
- привлечение инвестиций с минимизацией рисков;
- подбор и обучение персонала для реализации проектов Программы;
- информационное сопровождение процессов принятия решений, PR (Public Relations);
- осуществление межрегионального и международного сотрудничества и т. д.
Организационно-экономический аспект Программы обусловливает необходимость консолидации и интеграции возможных источников ее финансирования. При этом многозвенность цикла наука производство потребитель, охватывающего фундаментальные и прикладные исследования, опытно-конструкторские работы, проектирование и капитальное строительство, технико-технологическую подготовку, приводит к необходимости использования разнообразных системных источников финансирования.
Для стартового этапа Программы необходимы ассигнования из федерального бюджета Российской Федерации на важнейшие исследования и разработки, имеющие общегосударственное значение, связанные с освоением базисных инноваций, созданием принципиально новой техники и технологии для применения в водородной энергетике и в различных отраслях национальной экономики, а также на создание демонстрационных образцов и их испытание.
Использование изобретений и патентная экспертиза
Инновационно-технологический уровень и конкурентоспособность продуктов и технологий, создаваемых в результате реализации проектов программы Водородная энергетика, зависят от положенных в их основу изобретений и патентной чистоты. Экспертиза и отбор на конкурсной основе инновационных проектов должны включать оценку наличия и качества изобретений и патентной чистоты программных продуктов и технологий.При этом следует руководствоваться нормами патентного права, изложенными в главе 72 части IV Гражданского кодекса РФ.
Информация об изобретениях содержится в тематических выпусках Изобретения стран мира (включающих сведения по России, ближнему и дальнему зарубежью), периодически выпускаемых на бумажных носителях, дискетах и CD-ROM Информационно-издательским центром (ИНИЦ) Федерального агентства по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
Каждый тематический выпуск посвящен той или иной рубрике Международной патентной классификации (МПК), конкретным объектам техники и технологическим процессам. В этих выпусках содержатся сведения об изобретениях, в том числе в области водородной энергетики, например выпуск 44 (МПК С10 технические газы, топливо и др.), выпуск 11 (МПК В01, В81, В82 способы и устройства для осуществления различных физических и химических процессов и др.), а также в смежных областях.
Сведения об изобретательской активности в области водородной энергетики содержатся в отчете о патентных исследованиях, который должен представляться вместе с другими материалами заявки на конкурс для получения финансирования конкретных проектов. Под патентными исследованиями понимаются исследования технического уровня и тенденций развития объектов техники, их патентоспособности и патентной чистоты. При проведении патентных исследований используются источники патентной и другой научно-технической информации.
Целью патентных исследований является получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентоспособности объектов техники, использования современных научно-технических достижений и исключения неоправданного дублирования исследований и разработок, выявления тенденций научно-технического развития в области водородной энергетики.
Виды и характер представления основных результатов работ предусмотрены государственным стандартом Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок проведения патентных исследований (ГОСТ 15.01196).
Патентные исследования проводятся на всех стадиях жизненного цикла объектов техники, в частности при разработке научно-технических прогнозов и программ развития науки и техники, при создании объектов техники, обосновании целесообразности экспорта продукции, продаже и приобретении лицензий, защите государственных интересов в области охраны промышленной собственности.
По результатам патентных исследований, проведенных на завершающих этапах разработки объекта в области водородной энергетики, приводятся сведения как об изобретениях (и иных объектах промышленной собственности), созданных в связи с разработкой данного объекта, так и о заимствованных отечественных и иных изобретениях (и иных объектах промышленной собственности), рекомендованных к использованию на ранних стадиях разработки объекта.
По результатам патентных исследований, сопоставительного анализа технического решения и выявленных альтернативных изобретений исследуются тенденции развития данного вида техники. Одновременно определяют возможность применения в разработке прогрессивных отечественных и зарубежных технических решений, новизну вновь созданных технических решений, оценивают целесообразность их правовой защиты в Российской Федерации и за рубежом или сохранения их в качестве секретов производства, а также патентную чистоту комплектующих элементов и всего объекта в целом.
Изобретательская активность выражает общественные потребности будущих периодов. Поэтому вначале следует оценить изобретательскую активность в рубриках (желательно на уровне подгрупп) МПК и выявить рубрики с наибольшей изобретательской активностью, относящиеся к водородной энергетике.
Следующая задача отыскать в этих направлениях наиболее эффективные изобретения, обеспечивающие при наименьших затратах наивысший результат. Это может быть выполнено с помощью экспертного метода, основываясь как на опыте экспертной группы, так и на данных отчетов о патентных исследованиях, выполненных участниками конкурса по проектам, претендующим на отбор в качестве приоритетных. Эта задача решается путем проведения отборочных конкурсов проектов в области водородной энергетики и при их экспертизе.
При этом особое внимание следует уделять отбору отечественных изобретений, способных обеспечить конкурентоспособность на мировом рынке.
Необходимость перенесения акцента в экономике на ее инновационный сектор требует выдвижения на первый план обеспечения максимальной заинтересованности участников инновационного процесса (и юридических, и физических лиц) в достижении результатов стимулирования изобретательской и инновационной деятельности, которое связано с эффективностью использования результатов этой деятельности.
Основные задачи Комитета
Необходимо разработать и осуществить порядок систематической подготовки исследователей, конструкторов, инженеров, технологов, квалифицированных рабочих для реализации водородной программы.Информационные технологии. Информация является отражением абсолютно всех процессов, которые происходили, происходят, могли происходить или будут происходить в обществе.
Этим, собственно, и определяется роль информационных технологий в делах государства и общества, в том числе имеющих отношение к водородной энергетике.
В глобализованном, информационном обществе технологии информации обрели не поддающуюся измерению конструктивную силу, способную по намеченным заранее программам разрабатывать варианты дальнейшего развития общества или создавать иллюзорные миры, замещающие реальную картину жизни общества несбывшимися иллюзиями. Исключительная сила влияния на ум, чувства и волю людей, постоянно растущее многообразие информационных технологий позволяет с их помощью немедленно и целенаправленно реагировать на любые изменения быстро меняющегося мира, чего нельзя не учитывать применительно к программе водородной энергетики.
Тем более что абсолютно все энергетические, экономические, экологические, политические, социальные, образовательные и другие технологии, применяющиеся для активизации человеческого фактора в целях развития водородной энергетики (как и в иных целях) на всех уровнях общения реализуются не непосредственно, а опосредованно, через информационные технологии.
Россия пока не обладает такими же огромными информационными возможностями, какие имеют сегодня другие промышленно развитые страны. Однако хотя и с большим опозданием, в нашей стране все-таки происходит становление информационного общества, и это, несомненно, намного увеличивает возможности коммерциализации водородной энергетики. В частности, открывается возможность эффективно использовать информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) в соответствии с Окинавской хартией глобального информационного общества Группы восьми и Заявлением об информационном обществе по итогам всемирного саммита в Тунисе. ИКТ играют и далее будут играть решающую роль в удовлетворении потребностей высокотехнологичной экономики, что непосредственно относится и к водородной экономике.
И здесь для России открываются новые, весьма перспективные возможности, в том числе и в целях подготовки кадров для водородной энергетики.
В 2004 г. Национальная ассоциация водородной энергетики (НАВЭ) в целях проведения национальной политики в данной сфере и использования всех технологий, обеспечивающих развитие водородной энергетики в России, образовала Комитет НАВЭ по информатизации и информационным технологиям. Комитет в своей деятельности руководствуется Конституцией, федеральными законами, иными правовыми нормативными актами Российской Федерации, а также нормативными актами самой НАВЭ.
В его ведении находится информационная, образовательная, научно-техническая, социально-экономическая, просветительская, телекоммуникационная, издательская и другая деятельность, связанная с производством, хранением и распространением информации по водородной энергетике.
Основные задачи Комитета
:- реализация национальной политики Ассоциации в области информатизации и информационных технологий, определяемой Национальной программой развития водородной экономики;
- создание и поддержка единой информационной системы Ассоциации с использованием средств массовой информации и электронных коммуникаций;
- содействие созданию единой информационной инфраструктуры водородной экономики России, ее интеграции в информационное пространство Европы и мирового сообщества;
- координация деятельности членов Ассоциации по информатизации развития водородной экономики и применению информационных технологий в этой сфере;
- осуществление других задач в сфере информатизации и информационных технологий в соответствии с действующим законодательством.
Комитет НАВЭ в своей деятельности по информационному обеспечению программы водородной энергетики стремится к тому, чтобы члены НАВЭ добивались сознательного участия всех активных слоев населения в ее разработке и реализации. Экологические проблемы имеются в каждом регионе, и задача состоит в том, чтобы не позволять их замалчивать местным властям, которые не всегда заинтересованы в решении этих проблем путем развития экологически чистой водородной и другой альтернативной энергетики.
Все эти проблемы так или иначе свойственны большинству стран, образовавшихся на территории бывшего СССР С учетом этого Комитет НАВЭ в 2004 г. совместно с МИРЭА Московским государственным институтом радиотехники, электроники и автоматики (техническим университетом) и химическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова при поддержке ФГУП НПК Суперметалл инициировал создание Учебно-методического и научно-исследовательского центра УМНИЦ Соколиная Гора.
Центр стал работать в направлении развития и интеграции всех трех элементов треугольника знаний (образование, исследования и инновации), впоследствии активно поддержанном на Саммите-2006 Группы восьми.
УМНИЦ обосновался в МИРЭА и стал работать под наблюдением Экспертного совета по высоким технологиям, действующего в институте на общественных началах. Образованный в 2002 г. в целях обеспечения связи фундаментальной науки и развития отраслей промышленности, совет осуществлял научную экспертизу представляемых на его рассмотрение заявок, проектов и бизнес-планов.
В 2004 г. Экспертный совет, анализируя принятую ОАО ГМК Норильский никель и Российской академией наук Комплексную программу исследований и экспериментальных работ по производству и использованию водорода и топливных элементов, отмечал, что столь мощная концентрация научных сил, которая заложена в программу, еще несколько лет назад по целому ряду причин была невозможной. Но после того, как за дело взялись отделения Российской академии наук с ее институтами, вузовская наука и крупнейшие российские компании, ситуация сильно изменилась и появились основания надеяться на достижение значительных успехов.
УМНИЦ Соколиная Гора в короткий срок сумел объединить идеей водородной энергетики около 50 небольших (в основном 3 5 человек) мобильных творческих групп из академических институтов и вузов России, Белоруссии, Казахстана, Украины. Работая в свободном режиме, чаще всего без непосредственного контакта, они в течение года провели научные исследования и разработали более 40 конкурентных проектов по проблемам водородной энергетики и платиновых металлов, водородного всеобуча и развития международных деловых связей в сфере водородной энергетики.
Из 40 проектов 33 были одобрены экспертами совета и по согласованию с руководством ОАО ГМК Норильский никель переданы на реализацию.
Работы исследователей по этим проектам стал систематически публиковать новый журнал Эквивалент (Водородная энергетика и металлы платиновой группы) один из проектов Соколиной Горы, инициированный и реализованный редакцией журнала Драгоценные металлы. Драгоценные камни.
С 2004 г. Комитет НАВЭ ежегодно проводит в МИРЭА Международный симпозиум Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ и круглые столы по другим проблемам развития водородной энергетики, связанным с высокими технологиями, искусственным интеллектом, образованием и обучением. На Международном форуме Водородные технологии для производства энергии, который проходил в феврале 2006 г. в Москве как официальное мероприятие в рамках председательства России в Большой восьмерке, Комитет НАВЭ провел в МИРЭА круглый стол по теме Водородный всеобуч в России.
К тому времени под патронатом Комитета НАВЭ в МИРЭА было выпущено учебное пособие для школьников Энергия будущего, издавались цветная иллюстрированная газета Водородоворот и массовый образовательный журнал Водородный всеобуч, а на сайте набиравшего известность Водородного клуба МИРЭА был выставлен ориентированный на Саммит-2006 проект объединения нового типа международного студенческого водородного клуба. С участием МИРЭА с 2005 г. в Берлине под эгидой торгово-промышленных палат Германии и России ГМК Норильский никель, ФГУП НПЦ Суперметалл и заинтересованные германские компании инициировали ежегодные международные конференции Платиновые металлы в современной индустрии, водородной энергетике и в сферах жизнеобеспечения будущего.
На конференциях уделяется большое внимание и развитию водородной энергетики в России.
Новой вехой в продвижении Национальной водородной программы стала Первая международная конференция Водородная энергетика будущего: регионы и отрасли (ВЭБРО-2006), проведенная Комитетом НАВЭ в Москве 6 июня 2006 г. под эгидой Совета Федерации в рамках Х Петербургского международного экономического форума официального мероприятия Саммита-2006 Группы восьми в Санкт-Петербурге. На ее важность обратил особое внимание председатель Совета Федерации С.М.
Миронов в своем обращении к участникам: Ваша работа по подготовке Национальной программы по водородной энергетике Российской Федерации на период до 2050 года находится в центре моего внимания, и я положительно оцениваю ее направление. Считаю, что эта программа должна в максимальной степени опираться на весь богатейший научный и практический потенциал нашей страны, на весь имеющийся у нас опыт.
Она должна органично вписываться в энергетическую стратегию Российской Федерации.
Стремясь обеспечить гармоничное сочетание государственных, территориально-отраслевых, общественных и частных интересов, представители российских регионов и отраслей, бизнеса, науки и образования со своими зарубежными партнерами из СНГ и других стран всесторонне обсудили вопросы, связанные с водородным всеобучем в России в условиях глобального экологического кризиса и энергетической революции.
Объединенный научный и координационный совет по перспективам перехода к водородной экономике и Международная ассоциация водородной энергетики официально выразили свою солидарность с ВЭБРО-2006 и подчеркнули, что благодаря усилиям НАВЭ в России особую важность приобретает весьма своевременное начинание по развитию водородного всеобуча.
С учетом растущей актуальности водородного всеобуча, инициированного НАВЭ, российские участники ВЭБРО-2006 сочли целесообразным в специальном меморандуме напомнить обсуждавшиеся ранее на конференциях, симпозиумах и круглых столах согласованные основные положения, касающиеся этой проблемы.
В частности, было отмечено, что водородный всеобуч в России инициируется НАВЭ в связи с разработкой Национальной водородной программы на период до 2050 г., предусматривающей в перспективе постепенный переход отдельных регионов и отраслей от избирательной коммерциализации водородной энергетики к инновационной экономике, которая будет базироваться на водородных и других экологически чистых энергоносителях.
Участники конференции были едины в том, что водородный всеобуч ключевое звено в вовлечении гражданского общества в обеспечение энергоэкологической безопасности России. Он несет гражданам технологию сохранения природной среды на региональном, национальном и планетарном уровнях, ориентирует их на добровольное совместное участие в решении этой важнейшей для всего человечества проблемы.
Всеобуч должен показать, что экологически чистая энергетика не отодвигает на время, а снимает в целом проблему глобальной климатической катастрофы, и подготовить сознательное, деятельное участие поколений в переходе к новой энергетике и устойчивому развитию в направлении ноосферной водородной цивилизации.
Консолидирующее влияние всеобуча на ученых, предпринимателей, менеджеров, инженеров, педагогов, учащихся открывает путь к массовому техническому творчеству, связанному с поиском новых идей, разработкой прогнозов, проектов, моделей, программ и планов в области водородных и других высоких технологий.
Программа водородной энергетики и соответственно всеобуч призваны: обеспечивать защиту окружающей среды регионов, здоровья и жизни россиян от негативного воздействия традиционной энергетики; поддерживать перспективу устойчивого развития страны в условиях нового технологического уклада, базирующегося на высоких технологиях. При этом нельзя упускать из виду, что устойчивое развитие регионов лежит в русле намеченной под руководством Президента РФ стратегии инновационного прорыва, включающей приоритетные национальные проекты не только в энергетике, но и в здравоохранении, образовании, жилищном и аграрном секторах.
Водородный всеобуч должен органично вписываться в демографическую и энергетическую стратегию России в ХХІ в., в максимальной степени опираться на весь богатейший научный и практический потенциал нашей страны, на ее исторический опыт разработки и реализации широкомасштабных энергетических проектов, включая план ГОЭЛРО. Заслуживают внимания и важные вехи в мировой истории развития водородной энергетики массовое применение водорода в автомобильных двигателях в начале 1940-х годов при обороне Ленинграда и Москвы, которое положило конец известному синдрому Гинденбурга, применение водородных энергоносителей в космосе и другие отечественные достижения прошлого века.
Вместе с тем необходимо в полной мере учитывать тенденции и перспективы развития экологически чистой энергетики за рубежом, прежде всего в экономически развитых странах. Здесь важны все аспекты энергоэкологической безопасности научно-технический, экономический, геополитический, демографический, социальный, просветительский, информационный, образовательный.
Энергоэкологическая безопасность в условиях происходящей смены старого и наступления нового технологического уклада тесно связана с развитием водородных технологий производства энергии. Надо учитывать, что в странах Группы восьми продолжают активно поддерживать традиционную углеводородную и атомную энергетику, одновременно готовясь к тому, чтобы в перспективе в качестве ведущего энергоносителя использовать водород.
В последние десятилетия заметно развивается мировой рынок использования водородных энергоносителей. На нем представлены подводные лодки и самолеты на водородных двигателях, водородные автострады и линии водородных автобусов со стационарными заправками, автомобили, скутеры, инвалидные коляски и другой массовый водородный транс -порт, топливные элементы для компьютеров и мобильных телефонов, водородные игрушки и т. п.
Россия как один из лидеров мировой энергетики в свою очередь намерена использовать водород в качестве ведущего энергоносителя, что существенно повысит экологическую чистоту энергосферы России и поднимет ее безопасность на новый качественный уровень.
Соответственно и водородный всеобуч не ограничивается изучением основных сведений, связанных с получением, транспортировкой, хранением, применением и обеспечением безопасности водорода. Водородная энергетика становится центральным стержнем всеобуча, вокруг которого концентрируется проблематика, связанная с другими восполняемыми источниками атомно-водородной, термоядерной, солнечной, ветровой, геотермальной, биологической, химической и иных видов альтернативной энергетики.
Раскрывается и роль экологически чистого использования невосполняемых источников энергии (угля, нефти, газа).
Участники конференции обратили особое внимание на то, что водородный всеобуч не может начаться сразу и везде. Требуется поэтапная работа. Та часть населения страны, которая находится за чертой бедности, не сможет принять в нем полноценного участия.
Однако, развивая всеобуч, нельзя упускать из виду этот социальный слой, нельзя лишать его участия в формировании лучшей перспективы. Тем более что именно за чертой бедности подчас кроется мощный и достаточно мобильный духовный резерв нации, способный привести в действие весь ее неисчерпаемый интеллектуальный потенциал.
При разработке водородной программы и организации всеобуча следует учитывать, что Россия одна из наиболее урбанизированных стран мира. В городах постоянно проживает более 70% российских граждан, от которых зависит решение ключевой для устойчивого развития страны демографической проблемы.
Здесь же сконцентрирован ее огромный производственный и социальный потенциал, определяющий в XXI в. решающие факторы инновационного развития.
Но именно в городах традиционная энергетика создает самые неблагоприятные условия для здоровья и жизни людей, особенно подрастающего поколения увеличиваются его заболеваемость, смертность, мутации, что в конечном счете отрицательно влияет на генофонд нации. Вот почему лидерами в разработке водородной программы и проведении всеобуча должны стать Москва и Санкт-Петербург, наукограды Московской области и регионов Северо-Запада, Поволжья, Урала, Сибири, где в содружестве с предпринимателями и отраслями возможна организация пионерного освоения водородной энергетики.
Акцент на оздоровление городов ни в коем случае не допускает снижения внимания к сельскому населению. В сельской местности есть свои застарелые, не менее острые проблемы, но есть и свои возможности, и свои новые перспективы для участия в развитии автономной экологически чистой энергетики и всеобуче, особенно если учитывать распространение межличностных связей и дистанционного обучения через Интернет.
В первую очередь водородный всеобуч должен охватить учащихся, обеспечив их полноценным образованием. Среди деятельного населения страны надо обратить внимание прежде всего на педагогов и служащих из числа тех, кто занимается энергоэкологической безопасностью в федеральных, региональных и муниципальных учреждениях, а также в подведомственных им структурах.
Необходимую подготовку должны получить государственные служащие всех уровней управления.
Водородный всеобуч может осуществляться в форме государственного или частного обучения, но по программам, утверждаемым государственными органами. Однако еще до утверждения программ всеобуч может проводиться избирательно, в инициативном порядке, в разных местах и в разное время для отработки пионерных проектов в системе образования, в регионах и отраслях хозяйства.
В этих целях рекомендуется инновационная образовательная мегапрограмма Дополнительная специализация по водородной энергетике для технических и гуманитарных вузов, разрабатываемая вместе с новым учебным пособием под эгидой Комитета Совета Федерации по науке, культуре, образованию, здравоохранению и экологии.
Необходимо использовать и общественный ресурс: распространенные экологические объединения, научные общества, некоммерческие организации и общественные союзы, ассоциации, в том числе неформальные, включая студенческие и школьные водородные клубы, секции и кружки и т. д.
Общее координирование водородного всеобуча на его первом этапе взяли на себя российские участники Международной конференции Водородная энергетика будущего: регионы и отрасли (ВЭБРО-2006) и редакция образовательного журнала Водородный всеобуч. В этих целях оргкомитет конференции совместно с редакцией создал Совет ВЭБРО, в состав которого вошли все участники ВЭБРО-2006.
Совет призван готовить экспертизу и общественный мониторинг разработки и реализации водородных проектов и программы в целом, включая водородный всеобуч. Совет будет систематически информировать общество о ходе и проблемах реализации программ водородной энергетики и экономики, в том числе и водородного всеобуча, привлекать к творческой работе над их развитием и реализацией ученых, специалистов, педагогов и учащихся, чьи личные интересы как-то связаны с решением энергоэкологических проблем.
Было решено, что Комитет НАВЭ возьмет под непосредственное наблюдение участие регионов и отраслей экономики в разработке и принятии Национальной программы водородной энергетики на период до 2050 г. в первую очередь на следующих направлениях.
1. Организация сбора предложений в водородную программу на период до 2050 г. от федеральных органов и научных центров, регионов и отраслей, заинтересованных общественных объединений.
2. Организация общественного мониторинга за сбором и рассмотрением предложений в водородную программу, а в дальнейшем и за их реализацией и эффективностью на основе новейших информационных технологий.
3. Систематическая поддержка проводимой НАВЭ под эгидой Совета Федерации и при поддержке министерств (регионального развития, экономического развития и торговли, природных ресурсов, образования и науки) ежегодной Международной конференции Водородная энергетика будущего: регионы и отрасли (ВЭБРО).
4. Формирование Национального совета ВЭБРО как самодеятельной организации, которая на общественных началах будет осуществлять общее руководство ежегодной конференцией ВЭБРО и координацию деятельности ее участников по расширению и укреплению партнерства государства, бизнеса, науки и образования в рамках программ водородной энергетики и экономики.
5. Активизация инновационных исследований членов НАВЭ, в том числе в области новейших информационных и компьютерных технологий, и систематическая поддержка деятельности научно-образовательного Центра Соколиная Гора и его инновационных проектов, выполняемых с участием заинтересованных академических институтов, вузов и предприятий России и других европейских стран.
С учетом поставленных на перспективу задач роль УМНИЦ Соколиная Гора на всех направлениях конкурентных исследований в развитии водородной энергетики резко возрастает, особенно в связи с наступлением уже в близкой перспективе новой фазы развития информационного сообщества. Эта фаза опирается на совместное использование общемирового парка компьютеров, объединенных новой суперсетью, которая функционально несоизмеримо более масштабна, чем современный Интернет.
Эксперты Соколиной Горы считают крайне необходимым развивать конкурентные инновации в сфере водородной энергетики, обращают внимание на разрабатываемые в настоящее время в нашей стране перспективные информационно-коммуникационные технологии, системно дополняющие одна другую, глобальный обмен данными по системе грид-компьютинг и мобильные персональные компьютеры (МПК) для системы образования и для молодежи. Обе эти инновации в совокупности дают основание ставить вопрос о возможности перехода на качественно новый уровень в области глобальных информационно-коммуникационных технологий, который позволяет успешно решать ряд важнейших задач энергетического, экологического, экономического и образовательного характера.
Технологии грид-компьютинга создадут сеть глобального мониторинга состояния окружающей среды и оперативного анализа ситуации в режиме реального времени, что поможет эффективно прогнозировать климатические изменения. Более того, появляется возможность своевременно регистрировать на стадии зарождения чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера, включая землетрясения, ураганы, цунами и т. д. Инновационная программно-аппаратная инфраструктура интегрирует информационно-аналитические возможности компьютеров и их сетей вне зависимости от их взаимной физической удаленности, обеспечивая из любого места в мире надежный и недорогой доступ к мощным вычислительным ресурсам.
Связав реализацию проекта грид-компьютинга с проектом МПК, разработчики создают предпосылки для качественно новых применений, особенно актуальных для молодежи, которой в самое ближайшее время предстоит стать главной движущей силой развития водородной энергетики и перехода к водородной экономике. МПК это качественно новый массовый (то есть дешевый) мобильный ПК.
Он эксплуатируется в офисе, дома, на улице, в тайге, даже на ходу, снабжен эффективным процессорным комплектом БИС с малым энергопотреблением (этот отечественный комплект не уступает лучшим мировым аналогам).
Правовое обеспечение участия регионов в Программе
В связи с этим является неоправданным отсутствие в налоговом законодательстве льгот для юридических и физических лиц, создающих и особенно использующих объекты отечественной интеллектуальной собственности (ИС).Целесообразно учесть положительный зарубежный опыт, в частности опыт США, по активизации использования изобретений в отраслях экономики, отраженный в известных законах Бэйя Доула, Стивенсона Уайдлера и других, дополнив отечественный Налоговый кодекс аналогичными актами.
Для стимулирования инновационной ориентации отечественных разработчиков и товаропроизводителей следует дополнить пункт 1 (При определении налоговой базы не учитываются следующие доходы) статьи 251 части II Налогового кодекса подпунктом 27 Суммы, полученные в течение первых пяти лет:
- благодаря использованию в собственном производстве российских изобретений и других объектов интеллектуальной собственности;
- от продажи российским лицензиаром (продавцом) лицензии российскому лицензиату (покупателю);
- от использования российским лицензиатом по лицензионному соглашению с российским лицензиаром изобретения или другого объекта интеллектуальной собственности.
Это позволит стимулировать предприятия и организации, создающие и использующие отечественные изобретения и другие объекты интеллектуальной собственности в области водородной энергетики, создаваемые и используемые с привлечением бюджетных средств.
Для стимулирования инноваций целесообразно:
- расширить спектр налоговых льгот, предоставляемых предприятиям, в части их освобождения от уплаты таможенных пошлин, тарифов, НДС с приобретаемых оборудования, приборов, сырья, материалов, объектов интеллектуальной собственности, необходимых для осуществления инновационных проектов в области водородной энергетики;
- не облагать НДС инновационную деятельность участников реализации Программы, а также обороты по реализации принципиально новой инновационной продукции в области водородной энергетики.
При стимулировании изобретательской и инновационной деятельности, предоставлении налоговых льгот целесообразно связать их действие как со значимостью, стоимостью объектов поощрения (изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и др.), так и с моментом отражения в отчетности соответствующего факта (например, создания или использования изобретения, полезной модели, промышленного образца и др.).
При этом представляется целесообразным отображать в отчетной форме в качестве результата инновационной деятельности для научно-исследовательского, опытно-конструкторского, проектно-технологического или учебного заведения получение правовой охраны того или иного технического решения в области водородной энергетики, а для промышленного (или иного) предприятия введение его в хозяйственный оборот (использование).
Пока эти вопросы не нашли общего решения, возможно их частное решение в Федеральном законе о Национальной программе Водородная энергетика применительно к участникам выполнения проектов Программы и в инновационноэнергетических законах.
Региональные аспекты реализации Национальной программы
Программа будет иметь две взаимодополняющие друг друга стороны для регионов России, которые определяют их роль в ее реализации.Во-первых, все задействованные в реализации мероприятий Программы учреждения, организации и предприятия (научные, технологические, проектные, образовательные, производственные и т. д.) территориально расположены в тех или иных конкретных регионах России, которые заинтересованы в деятельности расположенных на их территории структур в качестве участников Программы, так как это дает возможность получить новые рабочие места, повысить занятость и качество жизни населения, увеличить производство регионального внутреннего продукта и налогооблагаемую базу и т. п. Регионы будут стремиться через организационные структуры, функционирующие на их территории, участвовать в проектах Программы и внести свой вклад, став ее непосредственными исполнителями и потребителями.
Во-вторых, пользоваться результатами и достижениями Программы в регионах будут не просто выборочно те или иные организационные структуры, являющиеся участниками проектов, а юридические и физические лица, так или иначе связанные на территориях с теми сферами и областями народного хозяйства, которые охвачены Программой и обеспечат более эффективное функционирование энергосектора. Иными словами, регионы будут стремиться стать не только непосредственными исполнителями Программы, но и потребителями ее результатов и достижений в различных сферах и областях.
По предварительным оценкам и проработкам, такими сферами и областями в Программе для потребителей станут энергетика, транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство, электроника, включая бытовую технику, а для исполнителей еще и производство, хранение и транспортирование водорода, машиностроение для водородной энергетики, создание топливных элементов.
Муниципальный уровень, являющийся в регионах конкретной географической территорией, где размещаются как непосредственные участники Программы, создающие ее результаты и достижения, так и потребители этих результатов и достижений (города, поселки, деревни и другие виды населенных пунктов), аналогично региональному уровню имеет серьезную заинтересованность в достижениях и результатах Программы.
Непосредственные участники (исполнители) Программы, расположенные в регионах, муниципальных образованиях, будут формироваться из числа тех хозяйственных систем, которые готовы пойти на то, чтобы их деятельность была подчинена ее целям и задачам. В связи с этим им предстоит принять на себя обязательства перед государством (в том числе экономические) о концентрации собственных усилий и ресурсов на проведении исследований, разработок и создании на их основе новой техники, технологий для получения, хранения, транспортировки и использования водорода и других мероприятий, предусмотренных Программой.
Участники (исполнители) проектов Программы будут отбираться на конкурсной основе из числа выразивших желание участвовать в ее реализации академических и отраслевых институтов, высших учебных заведений, предприятий промышленности, имеющих необходимый потенциал и соответствующий опыт работы независимо от формы собственности и организационно-правовой формы. Зарубежные организации также смогут принять участие в реализации Программы, но только в кооперации с отечественными исполнителями, несущими всю полноту ответственности за результаты деятельности по Программе перед федеральными органами исполнительной власти, ее государственными заказчиками.
Государство как основной инициатор и заказчик Программы должно в максимальной степени обеспечивать ее участников (исполнителей) всеми видами требующихся ресурсов (прежде всего финансовыми). Ресурсы должны выделяться на весь срок выполнения конкретного проекта и не пересматриваться ежегодно.
Роль регионов при этом не должна быть пассивной, поскольку в них сосредоточены различные хозяйственные системы, влияющие на качество результатов социально-экономического развития.
Остальные участники Программы юридические и физические лица, которые в регионах и муниципальных образованиях непосредственно связаны со сферами и отраслями, охватываемыми Программой, определяются в зависимости от их связи с данными сферами и отраслями, от их участия в выполнении проекта. Роль региональных и муниципальных органов власти относительно этих участников будет ведущей. Именно они должны финансировать основную часть затрат, связанных с подготовкой к освоению результатов и достижений Программы, подлежащих передаче остальным участникам. Что касается государства, то, занимая ведущее место в финансировании деятельности непосредственных участников Программы, на стартовом этапе оно применительно к остальным ее исполнителям будет играть вспомогательную роль, содействуя (частично финансово) подготовке к освоению результатов и достижений Программы.
Активное участие в финансировании соответствующих проектов и мероприятий Программы должны принимать заинтересованные в них представители частного и корпоративного секторов национальной экономики (например, это делает ГМК Норильский никель, активно сотрудничая с РАН по вопросам водородной энергетики).
Правовое обеспечение участия регионов в Программе
Законодательная и нормативная база, устанавливающая регионам России правила хозяйственной деятельности, в том числе и возможности для их включения в решение проблем, имеющих важнейшее значение для всей страны в целом, является главным условием для участия регионов в Программе.Поскольку Программа должна быть инновационной, то есть ориентированной на создание и комплексное использование в практике современных достижений науки, определяющее значение для которой будут иметь научно-техническая сфера и сфера наукоемкого высокотехнологичного производства, она должна иметь соответствующее нормативноправовое обеспечение этих сфер.
Конституция Российской Федерации, принятая в 1993 г., предусматривает активную роль регионов в тех сферах жизни страны, которые сопряжены с наукой, образованием и наукоемкими направлениями деятельности (ст. 72). В развитие этого в 1996 г. был принят Федеральный закон О науке и государственной научно-технической политике, статья 12 которого предоставляла регионам право финансировать научную и научно-техническую деятельность за счет собственных средств бюджетов субъектов Российской Федерации. Все это полностью отвечало общемировой тенденции по консолидации усилий и возможностей (в том числе финансовых) федерального центра и территорий для совместного решения крупномасштабных стратегических задач наукоемкого характера.
Такая тенденция присуща фактически всем экономически развитым странам мира.
Механизм участия регионов в реализации Программы, который мог быть задействован на практике после законодательно оформленных соответствующих изменений в действующей нормативно-правовой базе, целесообразно запустить с использованием прежнего опыта сотрудничества федерального центра с регионами в научно-технической сфере (Миннауки и Госкомвуза России в 1990-х годах), поскольку этот опыт уже привычен и имеются позитивные результаты для регионов.
Речь идет об опыте совместно финансируемых на долевых началах из средств федерального бюджета и бюджетов субъектов Федерации региональных и межрегиональных научнотехнических программ и инновационных проектов, результаты выполнения которых имеют общегосударственное или межрегиональное значение или по крайней мере могут быть использованы сразу в нескольких регионах. На подобных же началах может базироваться и механизм участия регионов России в реализации тех проектов Программы, непосредственными исполнителями которых по конкурсу будут определены организации и предприятия, расположенные в этих регионах.
Что же касается деятельности регионов в качестве так называемых остальных участников Программы (подготов -ка к освоению и использованию результатов и достижений водородной энергетики), то ведущая роль в финансировании будет принадлежать именно им. Целесообразно воспроизвести опыт 1990-х годов, восстановив в бюджетах субъектов Российской Федерации специальные целевые разделы по науке и содействие научно-техническому прогрессу и инновационному развитию.
Конкретизация участия регионов в Программе может быть проведена на этапе подготовки ее проектов в качестве обобщающего итогового программного документа, в котором будут конкретизированы структура Программы, состав охватываемых ею сфер и отраслей народно-хозяйственного комплекса России, набор проектов. В настоящее время могут быть сформулированы основные положения и подходы к такой конкретизации.
Во-первых, возможность вхождения регионов в число непосредственных участников Программы. Выполнение ее проектов во многом будет зависеть от размещения научно -технического и производственного потенциала на территории России, которое сложилось к настоящему времени.
Так, например, когда возникает вопрос о том, в каком конкретно регионе, согласно Программе, должно быть размещено изготовление авиационных водородных двигателей для самолетов, то таким регионом, пусть даже и на конкурсной основе, реально сможет стать тот, где сейчас уже существует производство авиадвигателей (например, Пермская, Самарская и Ярославская области и т. д.).
Во-вторых, принадлежность регионов к остальным участникам Программы будет связана не только с фактором размещения на территории страны образовательного потенциала, но и с необходимостью организации межрегионального сотрудничества, поскольку научные организации и высшие учебные заведения соответствующего профиля (например, энергетические) имеются далеко не во всех регионах России, а потребность в подготовке к освоению и использованию результатов и достижений Программы будет фактически у всех субъектов Российской Федерации.
В-третьих, главным условием участия региона в Программе в той или иной форме, даже если и будет создана необходимая нормативно-правовая база, определены конкретные механизмы формирования ресурсного обеспечения и ее реализации, и, как показывает практика, всегда будут присутствовать мотивация, стремление к участию и желание не оставаться в стороне от научно-технического прогресса, не отставать от уровня развития других регионов.
Регионы пионерного освоения водородной энергетики и инновационно-энергетические зоны
Для проведения экспериментальных работ и пионерного комплексного освоения проектов Программы необходимо определить несколько субъектов Российской Федерации и муниципальных образований.К критериям определения региона (муниципального образования) можно отнести:
- остроту энергетической проблемы и невозможность ее решения традиционными способами;
- наличие инновационно ориентированных субъектов хозяйственной деятельности, способных воспринимать наукоемкие водородные технологии;
- имеющиеся передовые научные и конструкторские школы по главным направлениям фундаментальных и прикладных исследований в области водородной энергетики;
- эффективную систему образования и подготовки высококвалифицированных кадров в сфере энергетики, традиции и авторитет высокой технической культуры;
- наличие высококвалифицированного научного, инженерно-технического и производственного персонала, способного освоить наукоемкие технологии;
- способность органов государственного и муниципального управления к осуществлению активной долгосрочной инвестиционной и инновационной деятельности, включая софинансирование проектов по водородной энергетике;
- высокие удельные затраты на НИОКР и инновации в структуре регионального производственного комплекса.
В отобранных для пионерного освоения водородной энергетики регионах (муниципальных образованиях) могут создаваться инновационно-энергетические зоны, предусматривающие преференции для предприятий и организаций, участвующих в выполнении проектов Программы (по примеру особых инновационно-внедренческих зон).
В качестве объектов для таких зон могут быть предложены следующие:
- города Королев, Обнинск, Дубна, Черноголовка, Троицк, Северск (Томская область), Заречный (Свердловская область), Саров (Нижегородская область), Железногорск (Красноярский край);
- города Москва, Санкт-Петербург, Тольятти, Нижний Новгород, Екатеринбург, Новосибирск, Норильск крупные промышленно развитые города, удовлетворяющие вышеназванным критериям и в которых наиболее остро проявляются энергетические и экологические проблемы.
Способом определения потенциальных зон может стать проведение открытого конкурса для отбора регионов и муниципальных образований, имеющих межрегиональную стратегическую компоненту для реализации программных мероприятий (проектов) по водородной энергетике, в том числе возможность формирования инновационно-технических кластеров.
Международное сотрудничество в реализации Программы
Проблемы перехода к водородной энергетике невозможно решить, замыкаясь в пределах страны и опираясь только на собственные силы. Необходимо активное международное сотрудничество как в обмене результатами научных исследований, изобретениями и технологиями, так и при инновационном освоении научных результатов и в выходе на мировые рынки, что особенно важно в условиях глобализации. Это сотрудничество возможно осуществить в трех контурах:- между странами СНГ как в разработке, так и в инновационном применении водородных технологий;
- с Европейским союзом, США, Японией, Индией, Китаем и другими странами, осуществляющими собственные долгосрочные инновационные водородные программы и проекты;
- с международными организациями (ООН, ПРООН, ЮНЭП и др.) в решении глобальных энергетических и экологических проблем.
Среди стран членов СНГ наибольший задел в области водородной энергетики имеет Украина. НИОКР в этой области проводятся в Белоруссии, Казахстане и других странах.
Учитывая сложившиеся научно-технические связи и острую заинтересованность в освоении водородной энергетики, целесообразно совместно с заинтересованными субъектами СНГ разработать межгосударственную водородную программу, предусмотрев в ней круг приоритетных направлений и проектов, совместное их финансирование и согласованные выступления на внешних рынках. Это будет содействовать реинтеграции экономики заинтересованных стран членов СНГ
Следует активно включиться на партнерских началах в решение ряда научных проблем и освоение инноваций в области водородной энергетики с Европейским союзом (с учетом Европейской водородной платформы и рамочных программ ЕС), а также с США, Японией, Китаем, Индией и другими заинтересованными странами. Опыт совместных работ с отдельными американскими и немецкими компаниями уже имеется. Потребуются конкретные соглашения с каждой страной с учетом мер по защите интеллектуальной собственности (в том числе в рамках намеченного сотрудничества в области энергетики с США).
Также опыт уже имеется у Национальной инновационной компании Новые энергетические проекты.
Опыт международного сотрудничества, накопленный ранее, следует распространить и развить в международных проектах по разработке и инновационному освоению узловых направлений водородной энергетики. Это прежде всего относится к программам помощи развивающимся странам, испытывающим острый энергоэкологический кризис, особенно в Африке, где большинство населения не имеет доступа к электричеству. Такие программы обсуждались на встрече на высшем уровне по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002 г.), где отмечалось, что ЕС выделяет 700 млн долл. для решения энергетических проблем в африканских странах.
Участие в таких международных программах откроет дополнительные ниши для реализации инновационных продуктов, созданных по Национальной программе, для достижения Целей тысячелетия ООН.
Оценка эффективности и социально-экономических последствий реализации Программы
Эффективность реализации Национальной программы Водородная энергетика предварительно можно оценить в следующих шести аспектах, которые получат конкретизацию и количественную оценку в процессе разработки подпрограмм и проектов:- инновационно-технологическом;
- экономическом;
- экологическом;
- внешнеэкономическом;
- социальном;
- государственно-политическом.
Инновационно-технологическая эффективность реализации Программы
Инновационно-технологический эффект реализации Программы состоит в осуществлении инновационного прорыва в энергосекторе России, освоении базисного направления шестого технологического уклада, снижении энергоемкости и повышении конкурентоспособности отечественной продукции, модернизации научно-технического и инновационного потенциала страны и формировании важнейшего звена национальной инновационной системы. Тем самым будет преодолена тенденция технологической деградации экономики России и вытеснения ее продукции с внутреннего и внешнего рынков.Повышение технологического уровня и конкурентоспособности отечественной продукции чрезвычайно важно в условиях вступления России в ВТО, когда при снижении импортных пошлин усилится поток на внутренний рынок импортных товаров, чья конкурентоспособность будет расти на основе реализации глобального научно-технологического переворота в авангардных странах.
Экономическая и внешнеэкономическая эффективность
Экономическая и внешнеэкономическая эффективность реализации Национальной водородной программы найдет выражение в следующих аспектах:- переходе на новый уровень экономического развития на основе использования водорода в качестве основного энергоносителя за счет сравнительно более низких издержек производства водорода (в перспективе), при массовом производстве водорода и топливных элементов (становление водородной экономики);
- повышении темпов прироста ВВП в Российской Федерации, а также значительном увеличении доли прироста ВВП за счет повышения эффективности энергосектора;
- увеличении доли Российской Федерации на мировом рынке наукоемкой продукции; занятии значительной доли мирового рынка топливных элементов для децентрализованной стационарной энергетики и автотранспорта и портативных электронных устройств;
- уменьшении зависимости экономики от колебаний конъюнктуры мирового топливного рынка.
Экологический эффект
Экологическим результатом реализации Национальной программы в перспективе станет:- существенное снижение выбросов парниковых газов в атмосферу при использовании энергетических установок и транспортных средств на водородном топливе, что улучшит экологическую обстановку в крупных городах и будет способствовать укреплению экологической безопасности страны;
- снижение темпов исчерпания разведанных запасов нефти и газа, что позволит более широко и долго использовать их в качестве источников получения разнообразной гаммы химических продуктов.
Социальный эффект
Социальный эффект реализации Программы выразится:- в растущей востребованности труда ученых, инженеров, квалифицированных рабочих, увеличении их доходов, притоке талантливой молодежи в науку, инновации и передовое производство;
- в увеличении темпов роста реальных доходов, уровня и качества жизни населения в результате более высоких темпов роста ВВП и улучшения экологической обстановки;
- в улучшении условий снабжения энергией ЖКХ и населения, особенно в северных и восточных районах страны, перестрой на высокотехнологичных началах и обеспечение надежности коммунальной энергетики.
Государственно-политический эффект
Государственно-политический эффект реализации национальной программы найдет выражение:- в усилении роли государства в осуществлении страте -гии инновационного прорыва, более полном выполнении им своей стратегически инновационной функции, повышении доверия населения к власти;
- в обеспечении социально-политической стабильности в стране в результате преодоления энергоэкологического кризиса, который затрагивает интересы все более широких слоев населения;
- в укреплении позиций России в глобальном геополитическом пространстве.
Ожидаемые социально-экономические последствия
Ожидаемые социально-экономические последствия реализации Программы:- ускорение процессов применения водорода как энергоносителя в целях формирования устойчивых, безопасных и экологически чистых энергетических систем;
- обеспечение условий для устойчивого экономического роста и социального развития;
- повышение эффективности государственных и частных инвестиций, направляемых в энергетику Российской Федерации;
- сохранение и последующее наращивание научно-технического и инновационного потенциалов субъектов хозяйственной деятельности регионов России;
- повышение рентабельности производства на основе использования современного водородного энергообеспечения.
Следует также отметить роль Национальной программы как локомотива перехода экономики к инновационному пути развития, востребованности науки и возрождению духа творчества и смелого поиска (особенно среди молодежи), что в прошлом выводило страну в число мировых лидеров инновационного прорыва.
Предварительная оценка затрат и эффекта реализации
- Проведение тематических конкурсов изобретений, поощрение молодых изобретателей.- Организация обучения персонала и зарубежных стажировок по подпрограммам и проектам Национальной программы, создание образовательных центров и проектов типа Соколиная Гора.
- Организация пиар-акций по Программе и проектам, пропаганда лучших достижений в средствах массовой информации.
Предварительная оценка затрат и эффекта реализации Национальной программы. Затраты на внедрение Программы
4.1.1. Состав затрат- Расходы на фундаментальные и прикладные исследования, опытно-конструкторские работы (в соответствии с исследовательским контуром Программы).
- Инвестиции в инновационное освоение проектов (в соответствии с инновационным контуром Программы).
- Средства на управление Программой, экспертизу, отбор и реализацию проктов, межрегиональное и международное сотрудничество (в соответствии с ее организационно-управленческим контуром).
- Расходы на обучение персонала для выполнения проектов, информационное обеспечение.
Объем затрат по каждому из указанных направлений периодически уточняется по мере реализации Программы, отбора и реализации проектов.
4.1.2. Источники финансирования Программы
- Средства федерального бюджета, выделяемые отдельной строкой в соответствии с уточненной бюджетной классификацией, направляются на фундаментальные исследования, стартовое освоение новых поколений водородных технологий, их использование в сферах социального развития, экологии, обороны, управления. На первом этапе эти средства составят большую часть инвестиций в Программу, однако на последующих этапах доля бюджетных вложений уменьшится.
- Средства федеральных инвестиционно-инновационных фондов и венчурного фонда на финансирование конкретных проектов.
- Средства бюджетов субъектов Федерации и муниципальных образований в регионах, где будут внедряться программы и проекты в области водородной энергетики.
- Вложения частных, смешанных и государственных предприятий, участвующих в реализации конкретных проектов.
- Иностранные инвестиции в совместно выполняемые проекты.
4.1.3. Предварительная оценка затрат на Программу
- На первом этапе (20062010 гг.) 600 млн долларов, в том числе за счет федерального бюджета 300 млн;
- на втором этапе (20112020 гг.) около 2 млрд долларов, в том числе за счет федерального бюджета 900 млн;
- на третьем этапе (20212020 гг.) 5 млрд долларов, в том числе за счет федерального бюджета 2500 млн;
- на четвертом этапе (20302050 гг.) на 20 лет 10 млрд долларов, в том числе за счет федерального бюджета 800 млн долларов (в основном в социальный и оборонно-промышленный комплексы).
Всего на реализацию трех этапов Программы, по предварительной экспертной оценке, потребуется за 45 лет 17,6 млрд долларов, в том числе за счет федерального бюджета до 2,7 млрд долларов.
Для сравнения: по программе развития атомной энергетики намечено выделить из бюджета за тот же период около 25 млрд долларов; программа ГОЭЛРО-2, представленная РАО ЕС, рассчитана на 170 млрд долларов инвестиций.
Более четко объем и состав затрат будет определен при отборе проектов и уточнен на каждом этапе реализации Программы.
Эффект реализации Национальной программы Водородная энергетика
4.2.1. Составляющие эффекта реализацииНациональной программы (представлены на рис. 6)
Составляющие эффекта:
- инновационно-технологическая освоение высокотехнологичных приоритетных направлений шестого технологического уклада, сокращение технологического отставания от авангардных стран;
- экономическая рост объема добавленной стоимости и прибыли при реализации программных продуктов, сокращение срока окупаемости инвестиций в конкретные проекты;
- бюджетная увеличение объема дополнительных доходов федерального и местных бюджетов от внедрения проектов;
- экологическая уменьшение объемов выбросов вредных веществ в атмосферу, загрязнения водных бассейнов и земель, экономия невозобновляемых запасов минерального топлива, повышение энергоэкологической безопасности;
- внешнеэкономическая уменьшение зависимости страны от колебаний цен на мировом топливном рынке, расширение экспорта высоких технологий;
- социальная создание десятков тысяч квалифицированных рабочих мест, увеличение доходов населения, развитие системы профессионального образования; благоприятные условия для активизации интеллектуального потенциала молодежи, новый образ жизни населения, рост толерантности на базе идей устойчивого развития, ускорение социальных процессов, консолидирующих общество;
- государственно-политическая укрепление стабильности и безопасности страны, повышение ее роли в цивилизационном пространстве.
4.2.2. Экономический эффект найдет выражение в том, что конкурентоспособность отечественной продукции повысится, а ее энергоемкость снизится, быстро дорожающее ископаемое топливо будет заменено более дешевым водородом и топливными элементами, издержки производства которых по мере расширения его масштабов существенно снизятся. На первом этапе (20062010 гг.) не следует ожидать значительного экономического эффекта; многие проекты окажутся даже убыточными. Однако на втором этапе (20112020 гг.) расширение масштабов производства и потребления водорода и топливных элементов многократно снизит издержки и повысит рентабельность проектов, особенно на фоне удорожания ископаемого топлива и нефтепродуктов.
В результате быстро увеличатся эффективность продукции и размер инновационной энергоренты, а сроки окупаемости инвестиций заметно сократятся. На третьем этапе (20212030 гг.) темпы роста прибыли и энергоренты замедлятся, однако масса их будет наибольшей, что даст существенный прирост ВВП за счет снижения энергоемкости производства и экономии ископаемого топлива, обеспечит переход к инновационному типу развития экономики.
4.2.3. Экологический эффект:
- продление сроков разработки месторождений невозобновляемого ископаемого топлива (прежде всего нефти и газа) и замедление темпов его удорожания, являющегося основной причиной инфляции в стране;
- снижение темпов роста, а затем и абсолютное сокращение объемов выбросов парниковых и других вредных газов, загрязнения водных бассейнов и земель;
- повышение энергоэкологической безопасности страны путем постепенного вытеснения из употребления экологически вредной энергетики.
Все это позволит предотвратить неблагоприятные изменения климата, улучшить состояние окружающей среды в крупных промышленно-транспортных центрах и в отдаленных регионах.
4.2.4. Внешнеэкономический эффект:
- уменьшится зависимость экономики России от конъюнктуры мирового топливного рынка и экспорта топлива, высвободятся ресурсы для сохранения в течение более длительного срока прежних объемов экспорта топлива и поступлений мировой нефтегазовой ренты;
- возрастет доля России в мировом экспорте высоких технологий за счет расширения экспорта водородных технологий и топливных элементов в страны СНГ и другие заинтересованные государства мира;
- расширится сотрудничество в области высоких технологий с ЕС, США и другими странами, реализующими программы в области водородной энергетики.
4.2.5. Социальный эффект:
- увеличение числа рабочих мест, требующих высокой квалификации, рост доходов занятых и ресурсов для поддержания неработающих групп населения (детей, пенсионеров, инвалидов и т. п.);
- создание в стране благоприятного климата для научного творчества и инновационного прорыва, что особенно важно для подрастающих поколений;
- новый образ жизни населения, сложившийся в результате рачительного использования экологически чистой водородной и других альтернативных видов энергии;
- улучшение и повышение надежности энергоснабжения населения;
- сближение уровня социально-экономического развития и условий жизни населения в различных регионах России, что особенно важно для северных и восточных районов и будет способствовать уменьшению темпов депопуляции.
4.2.6. Государственно-политический эффект:
- усиление роли государства и гражданского общества в обеспечении инновационного прорыва;
- содействие достижению социальной и политической стабильности в стране;
- консолидация федеральных, региональных и муниципальных органов власти и общественных объединений на основе совместных решений жизненно важных для всех энергоэкологических проблем;
- рост осведомленности граждан в области энергоэкологической политики государства, укрепление социальной сплоченности населения;
- укрепление энергоэкологических и геополитических позиций России в мире.
Прогноз затрат и себестоимости производства электроэнергии
При этом возникнут новые возможности для бизнеса организация малых сетей электроснабжения и управление ими, обслуживание электрохимических энергоустановок с топливными элементами, дистрибуция водорода и природного газа и др. Не исключено появление на рынке небольших энергетических компаний (микроэнергетических компаний), управляющих мощностями группы индивидуальных домов и сооружений, а также энергообеспечением жилых микрорайонов и поселков.
Возможны различные варианты присутствия этих компаний на рынке распределительной генерации с использованием когенерационных энергоустановок на ТЭ. Простейший из них может состоять в том, что управляющая компания жилого комплекса, поселка или многоэтажного жилого дома, равно как и товарищество собственников жилья (ТСЖ), получает кредит в банке на покупку когенерационной энергетической установки и ее монтаж на месте эксплуатации.
Без повышения тарифов на электро- и теплоснабжение для жильцов, за счет экономии от стоимости энергоресурсов, генерируемых в энергоустановке на топливных элементах, энергоустановка окупается за 4 5 лет (при стоимости используемого природного газа 80 долл. за 1 м3, сейчас 40 долл. за 1 м3). Тарифы для жильцов повышаться не будут, а после выплаты кредита они даже существенно уменьшатся (почти в 2 раза).
Традиционная центральная
- Низкий КПД
- Много загрязняющих выбросов
Значительное количество электричества теряется как отработанное тепло
Оптимальным вариантом управления рынком распределительной генерации может быть непосредственное присутствие на нем вертикально интегрированной холдинговой компании, учрежденной Норильским никелем, которая будет иметь основную долю в распределительной генерации тепловой и электроэнергии, а также в розничном бизнесе по снабжению этими энергоносителями и сетевым природным газом потребителей ЖКХ и коммерческих структур. Примерно так сейчас работают крупные западные энергетические концерны и коммунальные компании.
Отдельные мини-электростанции на топливных элементах в рамках систем распределительной выработки электроэнергии могут быть объединены в локальные сети распре -делительной энергетики. При этом конечные потребители смогут не только производить собственное электричество, но и делиться им с другими потребителями в часы его пикового потребления. К этим сетям в дальнейшем могут подключаться автомобили с гибридным приводом и с водородным двигателем.
Это станет серьезным вызовом централизованному энергоснабжению. Последствия включения в энергетическую распределительную сеть каждого владельца миниэлектростанции на базе ТЭ могут быть столь же глубокими и далеко идущими, как и развитие информационных сетей и Интернета.
Бытовая версия экологически чистых, бесшумных, экономичных автономных энергоустановок на природном газе или на широко распространенных жидких топливах (бензин, керосин, дизтопливо) найдет применение в индивидуальных домах и коттеджах. Энергоустановка с высокотемпературными топливными элементами делает ненужным бойлер (котел) для нагрева воды и газовую колонку для подогрева воздуха при калориферном отоплении.
Оба эти устройства можно совместить в одной энергоустановке с ТЭ.
Для жилых домов более всего подходит следующая градация модулей электрохимических энергоустановок с ТЭ:
- фермерские дома, дачи и отдельные квартиры модули от 1,5 до 5 кВт;
- индивидуальные дома модули от 5 до 15 кВт;
- группа индивидуальных домов модули от 50 до 200 кВт;
- многоквартирные жилые дома модули от 200 кВт до нескольких МВт.
Емкость рынка бытовой версии когенерационных энергоустановок с ТЭ в России может составлять не менее 1,5 млн штук и по мере их продвижения на рынок будет иметь устойчивую тенденцию к увеличению.
Электрохимические энергоустановки с ТЭ должны состоять из постоянной (базовой) части унифицированных модулей топливных элементов различной мощности, работающих на водороде или на риформате, а также из заменяемой части топливного процессора для конверсии углеводородного топлива, который будет преобразовывать местное топливо в водород. За счет унификации и серийного изготовления базовой части обеспечивается приемлемая цена, а за счет типа топливного процессора адаптивность к условиям применения.
Чисто водородный вариант электрохимической энерго-установки с ТЭ может оказаться особенно привлекательным для строительства новых малоэтажных поселков. Когда строительство ведется в чистом поле, строительные компании (девелоперы) вынуждены нести большие затраты на подведение инженерных коммуникаций: горячая и холодная вода, электрические кабели, канализация, газ и пр.
Причем прокладка этих коммуникаций может быть доминирующей частью всего бюджета строительства.
Девелоперским компаниям могут понадобиться как малые (до 100 кВт), так и большие (до 10 МВт) электрохимические энергоустановки на топливных элементах. Привлекательным для них может быть то, что к поселку нужно будет подводить только природный газ и холодную воду.
Электричество, тепло и горячая вода будут вырабатываться в каждом доме из водорода, полученного при централизованной или местной (в каждом доме) конверсии природного газа.
Современная структура себестоимости производства электроэнергии с использованием ТЭ отличается от себестоимости производства электроэнергии при использовании нефти и угля более высокой долей инвестиций (капиталоемкостью), но более низкой долей затрат на топливо и низким уровнем эксплуатационных расходов (рис. 3.29).
Без повышения эффективности использования энергии Россия или лишится экспорта энергоносителей, или утратит возможности экономического роста, или останется без того и другого (судьба экспорта газа зависит не столько от наращивания мощностей по его добыче, сколько от эффективности и динамики его внутреннего потребления).
Сегодня уже не существует альтернативы опережающему и решительному развитию инновационных энергетических технологий и в первую очередь технологии прямого электрохимического преобразования в электричество и полезное тепло энергии углеводородного топлива, а также новому методу энергоснабжения распределительной когенерации. Эти технологии позволяют существенно удешевить и упростить выработку электричества и тепла, обеспечить их высокоэффективную (практически без потерь) передачу потребителям без использования сетевой и распределительной инфраструктуры централизованной энергетики.
Техническую основу энергетических систем распределительной генерации составляют когенерационные электрохимические энергоустановки на топливных элементах и создаваемые на их основе модульные мини-электростан-ции. Эти электростанции имеют установленную мощность
Прогноз затрат и себестоимости производства электроэнергии
| Таблица 3.3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| * Стоимость электроэнергии у потребителя. |
Стратегия Национальной инновационной компании Новые энергетические проекты
В России история развития водородной техники началась в середине 1960-х годов. Необходимость работ по созданию энергоустановок на основе кислородно-водородных топливных элементов была обусловлена потребностями авиакосмической промышленности.И эти работы шли весьма успешно.
К середине 1980-х годов на Уральском электрохимическом комбинате были созданы электрохимические генераторы (ЭХГ) Фотон на основе щелочных топливных элементов для многоразового корабля Буран, во ВНИИ источников тока в этот же период воздушно-водородные ЭХГ для микроэлектробуса РАФ и кислородно-водородные ЭХГ мощностью 280 кВт для подводной лодки проекта 865 и др. В этот же период впервые в мире был испытан самолет на водородном топливе ТУ-155.
В целом российская наука в области топливных элементов практически всех типов находилась на мировом уровне, а по ряду направлений водородной техники даже выше зарубежного уровня. Однако с конца 1980-х годов и практически в течение последующих полутора десятков лет работы в области водородных технологий проводились только в академических институтах.
В этот же период времени объемы финансирования работ по водородной энергетике в авангардных зарубежных странах увеличились до сотен миллионов долларов в год. В результате в ряде областей водородной энергетики российские ученые уступили свой приоритет.
Результаты фундаментальных и прикладных исследований отечественных ученых в различных областях водородной энергетики, с одной стороны, и жизненная потребность их более широкого практического применения в условиях рыночной экономики, с другой стороны, привели к необходимости возобновления работ по созданию и усовершенствованию установок с топливными элементами. Это решение по логике вещей могло и должно было быть принято государством, но по разным причинам этого не произошло. Инициативу проявили частный бизнес и Российская академия наук, которые нашли точки пересечения интересов.
Наука нуждалась в инвестициях, бизнес в высокотехнологичном конкурентоспособном продукте, который пользовался бы спросом на внутреннем и внешнем рынках.
Инициатором возобновления работ стало ОАО Горнометаллургическая компания „Норильский никель". Являясь крупнейшим в мире производителем палладия и металлов платиновой группы, Норильский никель искал им наиболее эффективное применение.
Использовать эти металлы в качестве основных катализаторов для химического производства слишком дорого. Ориентация на рынок ювелирных изделий вызывала коммерческие сомнения.
Остановились на технологиях получения энергии из водорода.
Как известно, платина и палладий активно адсорбируют водород, а потом вступают в электрохимическую реакцию преобразования его в электричество. В отличие от теплового горения эта реакция упорядочена с точностью до электронов, протонов и ионов, а потому обладает высоким КПД. Кроме того, она экологически чистая, так как продуктом реакции является обыкновенная вода.
Представителям Норильского никеля идея получения энергии из водорода показалась технологически привлекательной и коммерчески многообещающей.
В конце 2003 г. произошло событие, которое без преувеличения можно назвать отправной точкой отечественной стратегии инновационного прорыва в области энергетики в XXI в.
10 ноября 2003 г. президент РАН академик Юрий Осипов и генеральный директор, председатель Правления ГМК Норильский никель Михаил Прохоров подписали Генеральное соглашение о сотрудничестве между Российской академией наук и компанией Норильский никель в области водородной энергетики и топливных элементов.
Мы считаем, отмечал в своем выступлении на подписании соглашения М. Прохоров, что развитие водородной энергетики и технологии создания топливных элементов единственная возможность для нашей страны попасть в число ведущих экономических держав мира. Высокие технологии, основой которых является данное соглашение, уже в ближайшие десятилетия будут основой развития всей мировой экономики...
Мы должны отдать приоритет тем исследованиям и разработкам, которые не будут повторять аналогичные зарубежные проекты, а позволят нам выйти на передовые позиции в мире и создать конкурентоспособные продукты в области водородной энергетики, превосходящие по своим параметрам западные образцы и технологии. Для того чтобы догонять, надо сразу перегонять.
Уже 9 декабря 2003 г. в Москве состоялось совместное заседание Президиума Российской академии наук и Правления компании Норильский никель, в ходе которого была подписана Комплексная программа поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам и создан Совет по ее реализации в составе 16 человек во главе с вице-президентом РАН академиком Г Месяцем. Так родился проект Водородная энергетика и топливные элементы, который предстояло воплотить в жизнь. После подписания Комплексной программы была поставлена задача: базируясь на отечественных материалах, добиться прорывных решений в области создания и коммерциализации водородных технологий. Однако полученный за 2004 г. результат не отвечал ожиданиям инвестора ГМК Норильский никель. Причин было несколько, одна из них лежала в системе управления проектом, на что указывали некоторые его участники.
В ходе программы выстроились длинные цепочки:,,Норникель Президиум РАН головная организация (в Петербурге Президиум СПб НЦ РАН) организация-исполнитель (скажем, Физтех) организации-соисполнители, комментировал ситуацию директор Физико-технического института им. А.Ф.
Иоффе РАН Андрей Забродский. Сбои в организации финансирования и отчетности в таких длинных схемах привели к тому, что продвижение денег, равно как и возникающих вопросов, происходило крайне медленно, обратная связь была затруднена.
Например, мы сталкиваемся с проблемой на месте, обращаемся в СПб НЦ РАН, он в Президиум РАН, те пытаются решить проблему с руководством компании „Норникель. В итоге на многочисленные согласования ушло много рабочего времени. Ситуацию усугубляло то, что организации, заказавшие необходимое для выполнения своих проектов оборудование, не смогли вовремя получить его (иногда оно приходило уже после окончания работ).
Причина этого в налогообложении закупаемого для институтов оборудования, которое, согласно Налоговому кодексу РФ, считается их прибылью. На приобретение техники были запланированы значительные средства, и, соответственно, размер налога, который должен был заплатить „Норникель, исчислялся серьезной суммой.
Попытки „отбиться от налога не увенчались успехом, но потребовали известного времени. Тем не менее компания, хотя и с задержкой, но выполнила взятые обязательства по закупке и поставке оборудования.
В итоге на притирку в творческом союзе РАН и Норильского никеля потребовался год и 30 млн долл. Свести к минимуму издержки первого года должна была новая бизнес-структура, взявшая на себя функцию управления проектом и его целевого финансирования.
Результаты сотрудничества науки и бизнеса показали необходимость создания универсального интегратора, способного эффективно управлять различными видами деятельности по разработке, созданию, коммерциализации и реализации на внутреннем и внешнем рынках конкурентоспособных продуктов водородных технологий.
Необходимость создания управляющей компании для реализации программы Водородная энергетика была обоснована в монографии Б.Н. Кузыка, В.И.
Кушлина и Ю.В. Яковца На пути к водородной энергетике, которая обсуждалась на
XIX Междисциплинарной дискуссии в Российской академии государственной службы при Президенте РФ в марте 2005 г.
Так, весной 2005 г. появилась на свет Национальная инновационная компания Новые энергетические проекты (НИК НЭП) системный интегратор и целевой инвестор программ по водородным технологиям и топливным элементам, а также возобновляемым источникам энергии.
Свою работу Компания начала с традиционной инвентаризации. По инициативе руководства НИК НЭП и ГМК Норильский никель рабочая группа, в которую входили ученые РАН, эксперты из Российского научного центра Курчатовский институт, Межведомственного аналитического центра и других организаций, летом и осенью 2005 г. побывала в научных центрах разных регионов России.
Цель научных командировок рабочей группы была согласована с Президиумом РАН и руководством Совета по реализации Комплексной программы поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам. Она заключалась в оценке состояния региональных научных коллективов, ориентированности научно-исследовательских и опытно-конструктор-ских работ на восстановление кооперации и интеграции на этапе коммерциализации проекта Водородная энергетика и топливные элементы.
О внимании государства к данному проекту свидетельствовало участие в этих поездках помощника руководителя Администрации Президента РФ Екатерины Поповой, которая возглавляет Межведомственную рабочую группу по подготовке предложений по совершенствованию законодательства Российской Федерации в области новых направлений осуществления научно-технической и инновационной деятельности.
На местах совместную работу организовывали представители региональной и городской администрации. Системные обсуждения проводились совместно с руководителями региональных отделений РАН и руководством крупнейших научных центров.
РФЯЦ-ВНИИТФ
В Российском федеральном ядерном центре Всероссийском научно-исследовательском институте технической физики (РФЯЦ-ВНИИТФ) в г. Снежинске Челябинской области обсуждалась возможность создания опытно-про -мышленного производства для разработки и изготовления твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и энергоустановок мощностью от 1 до 10 кВт с перспективой выхода на их серийное производство.
Уральское отделение РАН
Заслушаны доклады и научные сообщения представителей Института высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ)
УрО РАН, Института химии твердого тела (ИХТТ) УрО РАН и Института электрофизики УрО РАН. Доклады и сообщения, а также развернувшаяся дискуссия были посвящены научно-исследовательским и опытно-конструкторским проблемам разработки твердооксидных электрохимических устройств (в том числе генераторов) с использованием нанотехнологий и возможностям по созданию их производства в Екатеринбурге.
Уральский электрохимический комбинат (УЭХК)
На заводе автомобильных катализаторов, входящем в состав УЭХК, делегация ознакомилась с каталитическими нейтрализаторами единственным на данный момент средством, позволяющим эффективно улучшить экологические показатели автомобиля (экологически чистый автомобиль это автомобиль на топливных элементах). Нейтрализаторы с каталитическими блоками сертифицированы во Франции под нормы Евро-3 и могут поставляться для отечественных жигулей, волг, уазов и других автомобилей, имеющих как бензиновый, так и дизельный двигатель.
На заводе электрохимических преобразователей рабочая группа ознакомилась с наиболее интересными образцами, производимыми на УЭХК: электрохимическими генераторами постоянного тока Волна и Фотон (последний на водородно-кислородных топливных элементах с матричным щелочным электролитом). Эти генераторы используются как бортовые источники электроэнергии на космических кораблях и не уступают по своим характеристикам лучшим в мире устройствам подобного типа. Был продемонстрирован также никель-водородный аккумулятор для геостационарных спутников связи Ямал.
В разработке и модернизации различных типов топливных элементов УЭХК тесно сотрудничает с АвтоВАЗом, РКК Энергия и ЦКБ МТ Рубин.
После ознакомления с производством состоялось совещание по перспективам разработки твердополимерных (ТП) и щелочных электрохимических генераторов (ЭХГ).
Сибирское отделение РАН
СО РАН сосредоточило свои усилия на двух направлениях: мегапроект (отобрано 11 представляющих государственную важность проектов по линии Миннауки) и топливные элементы (топливные процессоры).
Рабочая группа посетила лаборатории Института катализа и Института теплофизики СО РАН, где ознакомилась с опытным производством катализаторов и реакторов для метаноль-ных и метановых топливных процессоров, топливных процессоров с высокотемпературной адсорбционной очисткой, микрореакторами и процессом получения водорода из боргид-ридных соединений, а также с оборудованием, закупленным в 2004 г. по программе РАН-Водород.
На совещании с учеными СО РАН рассматривались перспективные направления НИОКР по ТЭ, сравнивались отечественные разработки с зарубежными, анализировались финансово-экономические аспекты разработки и производства ТЭ с учетом особенностей внутреннего и внешнего рынков. Одним из перспективных направлений возможного сотрудничества СО РАН и НИК НЭП по энергетическим установкам, по мнению сибирских ученых, могла бы быть работа над микрореакторами для получения водорода из метана и природного газа.
Структура Национальной программы «Водородная энергетика»
Сложится устойчивое общественное мнение о необходимости водородной энергетики как стержня энергоэкологической безопасности страны. Сформирована в целом информационная периферия (ИП), включающая общественный мониторинг реализации Программы и энергоэкологической безопасности муниципалитетов, регионов и всей страны.2.3.4. Третий этап (20212030 гг.) фаза распространения энергетической составляющей шестого технологического уклада как в национальном, так и в глобальном масштабах. Комплекс базисных инноваций дополняется множеством улучшающих инноваций, которые обеспечивают расширение сфер производства и применение водородного топлива и топливных элементов. Инновационное распространение нового научно-технического направления принесет ощутимый результат в виде существенного повышения доли водородного топлива в балансе энергопотребления, сокращения объемов выбросов СО2, увеличения темпов прироста ВВП.
Это позволит компенсировать сокращение запасов, объемов добычи и экспорта ископаемого топлива и его удорожание. Трансформированный энергосектор России органически включится в глобальный энергосектор, модернизированный на высокотехнологичной основе.
2.3.5. Четвертый этап (20312050 гг.).
Водородная энергетика как одно из базовых направлений шестого технологического уклада вступит в фазу зрелости. Широким фронтом пойдут улучшающие инновации, часть новшеств уже перейдет в разряд псевдоинноваций.
Эффект от массового распространения водородной энергетики достигнет максимума, 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 преобладания которого наступит во второй половине XXI в.
Большая масса населения страны, потребляющая или готовая в будущем потреблять водородную и другую экологически чистую энергетику, примет ее как неотъемлемую черту постиндустриального образа жизни. Действующая в режиме реального времени информационная периферия (ИП) с помощью населения активно поддерживает работу и обеспечивает энергоэкологическую безопасность страны.
Структура Национальной программы Водородная энергетика. Основные принципы и контуры структуры Национальной программы
3.1.1. Соответствие структуры целям и задачам ПрограммыСтруктура Программы должна обеспечивать наиболее быстрое и эффективное достижение ее целей, а также быть достаточно гибкой, способной приспосабливаться к изменениям целей и задач Программы, развиваться во времени, по этапам реализации Программы.
3.1.2. Контуры структуры Программы
В соответствии с изложенными в разделе 2 целями Программы в ее составе можно выделить три взаимосвязанных 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 экономики; формирование эффективного механизма инновационного партнерства государства, науки, образования, бизнеса и гражданского общества для реализации Программы;
- инновационный использование полученных результатов НИОКР и изобретений для освоения и распространения эффективных инновационных технологий и продуктов в различных отраслях и сферах экономики, разработка бизнес-планов инновационно-инвестиционных проектов, освоение инновационных ниш на внутреннем и мировом рынках;
- организационно-управленческий формирование целевых оргструктур по проектам, подпрограммам и Программе в целом; создание управляющей компании по Программе (Национальной инновационной компании Новые энергетические проекты); определение заказчиков, научных руководителей, исполнительных директоров по проектам и подпрограммам, создание и организация работы управляющей компании Программы; комплектование оргструктур, занимающихся прогнозированием и стратегическим планированием развития Программы, инновационно-технологической и экономической экспертизой и отбором конкретных проектов, управлением финансовыми потоками; координация региональных и международных проектов по водородной энергетике, обучению персонала; информационное и техни-
ческое обеспечение, связь с общественностью; формирование информационной периферии (ИП); общественный мониторинг энергоэкологической безопасности страны.
3.1.3. Проекты
Основой реализации Национальной программы является конкретный проект исследовательский, инновационный или организационно-управленческий, прошедший соответствующую экспертизу. Проект, входящий в состав подпрограммы и Программы, становится базой для финансирования, получает конкретного заказчика, научного руководителя и исполнительного директора, научную программу (для исследовательских проектов) и бизнес-план (для инновационных проектов). Финансирование проектов определяется 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 управляющая компания принимают его у исполнителей и оценивает достигнутые ими результаты.
Возможна разработка комплексных проектов, охватывающих как исследовательскую, так и инновационную и управленческую деятельность, а также организационно-управленческих проектов.
3.1.4. Подпрограммы
В структуре Программы выделяются подпрограммы, которые имеют характер матрицы и охватывают исследовательскую, инновационную и управленческую деятельность, обеспечивая взаимосвязи и координацию проектов на всех стадиях до получения конечного результата рыночного продукта или технологии с оптимальным уровнем освоения. Подпрограмма помогает решать конкретные задачи Программы вопросы производства, хранения, транспортировки, обеспечения безопасности, распределения водородного топлива, разработки и выпуска топливных 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 территория, где будет происходить его первоначальное освоение, а также решаются вопросы координации с отдельными регионами, в которых будут внедрены комплексы проектов по производству топлива и топливных элементов и осуществлено их инновационное освоение. По мере реализации Программы число таких регионов расширяется, водородная энергетика все шире применяется по всей стране.
Могут быть сформированы региональные и межрегиональные программы, определяющие территориальный аспект Программы по водородной энегретике по субъектам Российской Федерации и макрорегионам (федеральным округам).
Территориальные аспекты Программы отражаются в мониторингах реализации ее с участием населения муниципалитетов, 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 энергетической отрасли целесообразно разрабатывать и внедрять Национальную программу Водородная энергетика в режиме инновационного сотрудничества с заинтересованными зарубежными странами и иностранными компаниями. Это сотрудничество может осуществляться на основе:
- совместных исследовательских и инновационных проектов;
- приобретения пакетов акций и совместной деятельности с зарубежными фирмами, работающими в области водородной энергетики;
- разработанных и заключенных в рамках СНГ и между отдельными странами Содружества межгосударственных соглашений, программ и проектов по водородной энергетике;
- координации деятельности и обмена опытом с компаниями авангардных стран (США, Япония, Германия и др.) и межгосударственных объединений (Европейский союз);
- создания международного инновационного стратегического 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 подсистемы и основные проблемы, которые предстоит решить в процессе выполнения Национальной программы.
3.2.1. Фундаментальные исследования
- Термодинамика, кинетика и катализ, структурные механизмы и их влияние, свойства и эффективность электрохимических топливных ячеек с различным типом электролита.
- Водород и фуллерены.
- Водород и нанотехнологии.
- Водородная обработка материалов. Получение порошков.
Водородное модифицирование полупроводниковых и диэлектрических материалов.
- Водородная деградация материалов и методы ее предупреждения.
- Микросферы для хранения водорода.
- Термодинамика, кинетика, средства технической реализации 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 газоохлаждаемых реакторов нового поколения МГР-ГТ.
- Разработка промышленных методов и оборудования для производства водорода с помощью плазменных технологий.
- Создание высокотемпературных мобильных и стационарных установок для получения водорода в термохимических циклах.
- Разработка технологий и оборудования для водородного аккумулирования энергии в энергокомплексах с неравномерным графиком нагрузки, в том числе в системах с использованием возобновляемых ресурсов (солнечно- и ветроводородные энергокомплексы).
- Создание стационарных и мобильных комплексов по производству водорода и синтез-газа (Н2 + 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 промышленных объемах в наземных газгольдерах и подземных полостях искусственного и естественного происхождения.
- Создание специального водородного оборудования (компрессоры, трубопроводы, системы безопасности) и адаптация существующей сети газопроводов и газонаполнительных станций 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 массовым содержанием водорода 1012% от массы баллона.
- Разработка криогенных сосудов с массовым содержанием жидкого водорода не менее 25% от массы сосуда.
- Создание промышленных комплексов по ожижению водорода и криогенных емкостей для хранения и транспортировки жидкого водорода наземным и водным транспортом.
- Разработка оборудования для станций заправки транспортных средств газообразным и жидким водородом.
3.2.4. Вопросы производства топливных элементов и электрохимических энергоустановок
- Разработка батареи водород-воздушных топливных элементов с твердополимерным электролитом, имеющих улучшенные электрофизические и стоимостные характеристики (на базе отечественных ионопроводящих мембран нового поколения).
- Создание электрохимических генераторов (на базе батарей топливных элементов) с твердополимерным электролитом для автомобильного транспорта и систем децентрализованного энергоснабжения.
- Разработка минитопливных элементов с твердополимерным электролитом, предназначенных для питания мобильных электронных устройств (телефона, ноутбука, компьютера, спецоборудования).
- Создание батарей водород-воздушных топливных элементов со щелочным электролитом и электрохимического генератора, имеющих улучшенные габаритные и стоимостные характеристики и предназначенных для автотранспортных энергоустановок.
- Разработка электрохимических и гибридных (с турбиной) энергоустановок для систем электро- и теплоснабжения (на базе высокотемпературных (твердооксидных) топливных элементов).
- Разработка корегирационных автономных энергоустановок для обеспечения электроэнергией и теплом жилых зданий, кварталов, небольших поселков, птицефабрик, животноводческих комплексов, больниц, отдельных предприятий.
- Создание энергетических комплексов, использующих первичную энергию возобновляемых ресурсов (ветер, солнце, приливы и т. п.) на основе системы электролизер электрохимический генератор и применяющихся для энергоснабжения потребителей в отдаленных районах планеты.
3.2.5. Проблемы безопасности водородной энергетики
- Создание систем мониторинга и контроля содержания водорода в газовых смесях и конструкционных материалах.
- Разработка оборудования и технологий по подавлению процессов воспламенения горения и детонации в водородсодержащих смесях.
- Подготовка эксплуатационной и нормативной документации по элементарным правилам и навыкам обращения с водородом и водородсодержащими продуктами на всех этапах их производства, хранения, распределения и потребления.
3.2.6. Прогнозирование, экономические, экологические и социальные исследования
- Разработка, периодическое продление и внесение корректив в долгосрочные (на 30 50 лет) и среднесрочные (на 1015 лет) прогнозы динамики глобального и национального энергосекторов и развития водородной энергетики как одного из базисных направлений шестого технологического уклада.
- Создание глобальной и национальной макромоделей энергосектора в рамках воспроизводственно-цикличной и геоци-вилизационной макромоделей для анализа, прогнозирования и оценки экономических последствий развития водородной энергетики и участия России в мировом энергосекторе.
- Оценка влияния, которое окажет выполнение Программы на состояние окружающей среды и перспективный баланс энергоресурсов России.
- Обоснование механизма инновационного партнерства государства, бизнеса, науки, образования и гражданского общества в развитии водородной энергетики, методов государственной поддержки реализации национальной программы.
- Исследование социальных аспектов реализации Национальной программы Водородная энергетика, ее влияния на уровень и качество жизни населения, особенно в отдаленных северных регионах страны.
- Исследования информационно-образовательных аспектов Программы и водородного всеобуча, их влияния на состояние общественного сознания и энергоэкологическую безопасность страны.
3.3. Инновационный контур Программы
Структура инновационного контура Программы опирается на результаты исследовательского контура и нацелена на крупномасштабное освоение инновационных ниш на внутреннем и мировом энергорынках в оптимальные сроки и с максимально возможным эффектом.
3.3.1. Задачи по организации производства водородного топлива
- Освоение крупномасштабного производства водорода методом электролиза воды на АЭС и ГЭС во внепиковое время.
- Создание мощностей по производству водорода из природного топлива, нефтепродуктов, биомассы и других источников.
- Организация производства или импорт оборудования для водородных установок.
3.3.2. Проблемы хранения, транспортировки и распределения водородного топлива
- Освоение материалов и технологий для хранения водорода газобалонным, криогенным и металлогидридным способами.
- Разработка систем транспортировки топлива для промышленных и энергетических целей.
- Создание распределительных систем, способных обеспечить потребности регионов в водородном топливе.
- Организация производства оборудования для хранения, транспортировки и распределения водородного топлива.
3.3.3. Производство и использование топливных элементов
- Создание мощностей по выпуску топливных элементов разных типов.
- Расширение объемов производства металлов и материалов для топливных элементов.
- Организация логистических центров по реализации и обслуживанию топливных элементов.
3.3.4. Использование водородного топлива
и топливных элементов на транспорте
- Освоение серийного, а затем и крупносерийного выпуска легковых и грузовых автомобилей и автобусов на водородном топливе, с гибридными бензиново-водородными двигателями, а также производства автозаправочных станций.
- Разработка морских, речных и подводных кораблей с двигателями, работающими на водородном топливе.
- Создание экранопланов и самолетов с двигателями на водородном топливе.
- Использование водородного топлива в ракетно-космической отрасли.
-
3.3.5. Использование водородного топлива
в энергетике, промышленности и обороннопромышленном комплексе
- Создание автономных энергогенераторов на водородном топливе.
- Развитие систем на водородном топливе, используемых в металлургии, электронике, стекольной промышленности и т. д.
- Активное применение водородного топлива в обороннопромышленном комплексе.
3.3.6. Применение водородного топлива и топливных элементов в ЖКХ, сельском хозяйстве и бытовой технике
- Создание автономных систем энергообеспечения в отдаленных и северных районах, а также в энергоэкономных жилищных комплексах нового поколения.
- Оснащение автономными энергоустановками с водородными топливными элементами птицефабрик, животноводческих комплексов, ферм, небольших сельских населенных пунктов.
- Налаживание выпуска портативных энергонакопителей для бытовой техники.
Структура управления Национальной программой, представленная на рис. 4, обеспечивает выполнение следующих функций.
3.4. Организационно-управленческий контур Национальной программы
3.4.1. Прогнозирование, стратегическое
и оперативное управление Программой
- Анализ, подготовка и экспериза прогнозов развития энергосектора и водородной энергетики в мире и стране.
- Стратегическое планирование выполнения Программы и развития водородной энергетики.
- Программирование узловых направлений развития водородной энергетики, включение их в федеральные программы.
- Оперативное управление процессами выполнения Программы, подпрограмм, проектов.
Заказчики
Исполнительные
Научное руководство структуры
| Генеральный заказчик | РАН - научное | Управляющая компания |
| Программы -_ | руководство | по Программе |
Совет заказчиков
Госзаказчики по подпрограммам
- Заказчики по проектам
| 7 | |||||||||||||
|
|||||||||||||
| Научно-консультативный центр Финансовый центр (инновационно-инвестиционный фонд) |
Заказчики региональных и муниципальных программ
Заказчики международных программ и проектов
_ Информационный центр
. Международный научный совет
Интегрированные ’ научно-вузовские центры
Центр экспертизы и отбора проектов
Центр маркетинга и логистики
Центр по кадрам
Центр по информации, пропаганде и рекламе
Информационная
периферия
Рис. 4. Структура управления Национальной программой Водородная энергетика
3.4.2. Экспертиза, отбор и оценка выполнения проектов
- Инновационно-технологическая, экономическая и экологическая экспертиза проектов.
- Патентная экспертиза проектов.
- Отбор проектов для финансирования.
- Оценка результатов выполнения проектов.
3.4.3. Маркетинг и освоение рыночных ниш
- Изучение и прогнозирование конъюнктуры национального и мирового энергорынков и процессов развития водородной энергетики.
- Маркетинг и меры по продвижению инновационных продуктов Программы на внутреннем и внешнем рынках.
- Формирование маркетинговой стратегии для выхода на рынки, освоение рыночных ниш.
3.4.4. Деятельность оргструктур, внедряющих Национальную программу
- Создание национального, а в перспективе международного стратегического инновационного альянса для реализации Программы.
- Деятельность управляющей компании по Программе.
- Формирование целевых оргструктур по подпрограммам и крупным проектам.
- Создание инновационно-энергетических зон в регионах пионерного комплексного освоения водородной энергетики.
- Поддержка малых инновационных предприятий, работающих в сфере водородной энергетики, открытие в инновационноэнергетических зонах бизнес-инкубаторов для таких компаний.
- Деятельность научно-консультативного совета по Программе, экспертиза и отбор проектов.
- Организация подготовки и повышения квалификации персонала, информационное обеспечение Программы.
3.4.5. Финансовое обеспечение Программы
- Формирование инновационного фонда для реализации проектов, поддержка федеральных инновационных и инвес-тиционых фондов.
- Выход с этой целью на фондовые рынки и работа с инвесторами.
- Создание региональных венчурных фондов в инновационно-энергетических зонах для поддержки проектов малого и среднего бизнеса.
Финансовое обеспечение Программы и проектов осуществляется на многоканальной основе (рис. 5).
3.4.6. Нормативно-правовое обеспечение Программы
- Подготовка проектов федеральных законов о Национальной программе Водородная энергетика и об инновационно-энергетических зонах.
- Разработка проектов подзаконных актов, обеспечивающих управление Программой.
- Подготовка положений об оргструктурах, необходимых для реализации Программы.
- Создание системы нормативов и стандартов.
3.4.7. Координация региональных программ и проектов
- Координация мероприятий по созданию и обеспечению работы инновационно-энергетических зон.
- Координация проектов в области водородной энергетики.
- Согласование региональных нормативных актов по вопросам водородной энергетики.
3.4.8. Международное сотрудничество в области водородной энергетики
- Участие в разработке и реализации совместных программ и проектов с заинтересованными странами членами СНГ
- Совместные проекты с заинтересованными компаниями и государствами дальнего зарубежья.
- Участие в международных научно-практических конференциях и выставках по проблемам водородной энергетики.
- Создание совместных предприятий по отдельным проектам, международного стратегического инновационного альянса по Программе.
3.4.9. Информационное и кадровое обеспечение, пропаганда
- Издание научной, учетной и информационной литературы по водородной энергетике.
- Создание и поддержание работы интернет-портала по Национальной программе Водородная энергетика.
- Систематическое проведение конференций, выставок-ярмарок по проблемам водородной энергетики.
- Сбор и распространение информации, связанной с разработкой и реализацией Программы.
- Кадровое обеспечение Программы, энергоэкологического мониторинга и водородного всеобуча.
- Дистанционное обучение основам экологически чистой водородной и других видов энергетики.
- Информация о состоянии и перспективах энергоэкологической безопасности страны.
- Международные информационные связи.
- Развитие водородного всеобуча и его инфраструктуры.
- Создание информационной периферии (ИП) Программы.
- Поддержка самодеятельных молодежных объединений водородно-экологического направления на базе международного водородного клуба МИРЭА студенческого объединения нового типа.
Тенденции и проблемы мировой энергетики в XXI веке
Лидирующую роль в обозримой перспективе будут играть переработка природного газа и газификация биомассы. Последний источник станет в завершающей декаде XXI в. наиболее важным в глобальном масштабе.Существенный вклад в получение водорода внесут также технологии солнечной термальной энергии и в меньших масштабах газификации угля. Значительно меньшее значение
Согласно сценарию В1Н2, производство электроэнергии в значительной мере отойдет от традиционных технологий, основанных на использовании ископаемых источников энергии, в сторону альтернативных технологий. Этот переход будет способствовать обеспечению целей устойчивого развития электрогенерирующих систем. К концу XXI в. водородные топливные элементы, ядерные энергетические установки и возобновляемые источники станут основными поставщиками электроэнергии, в то время как электростанции на угольном топливе или нефти полностью утратят свое значение.
Единственным видом ископаемого топлива, который сохранит свое место, останется природный газ, однако его удельный вес будет существенно ниже, чем у новых альтернативных источников. На рис.
2.5 представлены доли различных генерирующих технологий в глобальном производстве электроэнергии к 2020, 2050 и 2100 гг.
Переход на новые виды топлива будет иметь существенное значение для организации отрасли. На смену мощным электростанциям придут маломасштабные генерирующие системы, которые будут создаваться вблизи от потребителей электроэнергии.
К концу XXI в. децентрализованные системы, основанные главным образом на использовании водородных топливных элементов и преобразователях солнечной энергии, будут обеспечивать почти половину потребностей рынка в электроэнергии. В частности, доля водородных топливных элементов по прогнозу достигнет к 2100 г. 38%.
Согласно принятому сценарию, на протяжении всего столетия будет происходить сдвиг в конечном потреблении энергии в сторону более экологически чистых, гибких и удобных для потребителей энергоносителей (рис. 2.6). Твердые топлива (уголь и биомасса) будут вытеснены с рынка конечных источников энергии.
Доля превалирующих сегодня на этом рынке нефтепродуктов существенно сократится. Доминирующую роль в конечном потреблении станут играть электричество и водород.
Последний к концу XXI в. станет главным конечным энергоносителем, доля которого достигнет 49%.
Ожидаемым изменениям будет способствовать развитие технологии топливных элементов. Они станут играть ключевую роль на транспорте (где будут вытеснять превалирующие сегодня двигатели внутреннего сгорания), в ключевых промышленных нишах, в быту и бизнесе.
На рис. 2.7 показана ожидаемая по сценарию В1Н2 глобальная динамика рынка топливных элементов по сравнению с другими технологиями на транспорте.
Как видно из рисунка, агрегированная доля топливных элементов превысит 51% в 2050 г. и вырастет до 71% к 2100 г. Основными среди них будут водородные топливные элементы, однако важное дополнение к ним составят топливные элементы на спирте.
Столь широкое распространение топливных элементов будет иметь важные последствия не только в энергетике и на транспорте, но и в других секторах экономики. Однако для этого необходимо преодолеть ряд проблем, связанных с их хранением, транспортировкой и созданием необходимой для
того инфраструктуры. Одна из проблем риски применения водородных топливных элементов в быту и на транспорте.
Другим важным следствием перехода на водородные топливные элементы станет снижение выбросов углерода. Об этом свидетельствует, в частности, сравнение сценария В1Н2 с построенным в 2000 г. сценарием В2, основанным на модели Международного института прикладного системного анализа (модель использует традиционные предположения о влиянии технологического прогресса на окружающую среду).
Как видно из рис. 2.8, в традиционной модели эмиссия углерода от использования энергии и промышленного производства увеличивается с 6,2 Гт углерода в 1990 г. до 14,2 Гт углерода в 2100 г. В сценарии В1Н пик выбросов углерода 10,5 Гт достигается к 2040 г. и затем снижается к 2100 г. до уровня 5,5 Гт, что даже ниже, чем в 1990 г.
На основании полученных оценок авторы прогноза приходят к выводу, что развитие водородной энергетики может принести важные и глубокие изменения в функциониро-
вание современных энергетических рынков и привычные методы ведения бизнеса. Особенно чувствительны к этим изменениям рынки генерируемой электроэнергии и транспорта.
Здесь ожидается появление новых продуктов, новых стандартов сервиса, партнерств в области инновационного бизнеса и пр. Крупномасштабная трансформация глобальной энергетической системы способна привести к чистому с точки зрения окружающей среды и устойчивому будущему человечества.
Однако для ее осуществления сегодня необходимы усилия во многих областях знаний и заинтересованное участие в этой трансформации большинства социальных групп общества. Прежде всего необходима совокупность согласованных мер государства и бизнеса, направленных на стимулирование роста водородной энергетики как устойчивой отрасли.
Таким образом, можно говорить о том, что одной из наиболее важных тенденций мирового научно-технологического развития в настоящее время является концентрация усилий на изучении путей замещения традиционных энергоносителей на более доступные альтернативные и возобновляемые источники энергии. В краткосрочной перспективе можно, в частности, ожидать расширения использования различных видов биотоплива.
Ведущую роль в развитии этого направления будут играть США, страны ЕС и Бразилия. В более долгосрочном плане одним из самых перспективных решений многих энергетических и экологических проблем представляется переход на водородное топливо и широкое использование водородных топливных элементов.
В случае успешного завершения проводимых в этом направлении исследований и разработок можно ожидать получения значимых коммерческих результатов в 2015 2020 гг., что позволит заложить основы для перехода экономики ведущих индустриальных стран мира к новому технологическому укладу. Водородная энергетика и топливные элементы (ТЭ) в ближайшие годы способны стать устойчивой экономической альтернативой традиционной энергетике. Хотя водород является вторичным энергоносителем и пока стоит дороже ископаемых углеводородных энергоносителей, его применение в качестве топлива в электрохимических энергетических установках с топливными элементами во многих случаях экономически целесообразно уже сегодня.
Топливные элементы представляют собой принципиально новую технологию прямого преобразования энергии водорода (и отдельных видов углеводородного топлива) непосредственно в электрическую энергию, минуя малоэффективные, проходящие с большими потерями, процессы горения и механической работы, которые характерны для традиционных (поршневых и турбинных) энергетических установок (ЭУ).
Мировая отрасль топливных элементов находится сейчас на этапе бурного технологического развития. Регулярно появляются новые, потенциально более конкурентоспособ-
ные технологии и энергетические установки со все более эффективными топливными элементами.
Разрабатываемые топливные элементы работают в различных режимах, зависящих в основном от особенностей используемых конструкционных материалов, технологий изготовления и эксплуатационных требований. Топливные элементы различных типов характеризуются отдельными сильными и слабыми сторонами, обусловливающими области их применения и рыночные ниши.
Они являются ключевым узлом электрохимических энергетических установок и в значительной степени определяют конструкцию (дизайн), надежность, стоимость, компактность, удобство и режимы эксплуатации электрохимических генераторов в целом.
Тенденции и проблемы мировой энергетики в XXI веке
Потребности общества в энергии удовлетворяются за счет ее первичных источников, которые разделяются на возобновляемые и невозобновляемые. В свою очередь невозобновляемые источники энергии делятся на традиционные и нетрадиционные. Традиционные первичные источники энергии углеводороды (нефть и газ) месторождений на континентах и в шельфовых зонах океанов, высококачественные каменные угли, уран и торий (рис.3.1). Нетрадиционные первичные источники энергии нефтегазонасыщенные резервуары в коллекторах с низкой проницаемостью, тяжелые высоковязкие нефти, природные битумы и природный газ из угольных месторождений, а также водорастворенные газы, высоконасыщенные флюиды сверхбольших глубин, гидраты метана, низкокалорийные высокозольные угли, торфы и рассеянные урановые концентраты.
Возобновляемые первичные источники условно делятся на два направления: первое ориентировано на гидроэнергетику геотермальную, приливную и иные виды гидроресурсной энергии; второе направление включает солнечную и ветровую энергию, атомную и термоядерную энергию, энергию биомассы и водород.
В XX в. преобладающим первичным источником энергии было ископаемое топливо (уголь, нефть, газ). Использовалась также гидроэнергия, а со второй половины века атомная энергия; доля дров и возобновляемых источников энергии
(ВИЭ) была незначительной и падала (рис. 3.2).
В перспективе до 2050 г. в мире ожидается снижение доли первичного топлива и повышение доли возобновляемых источников энергии. Примерно те же тенденции изменения структуры топливного баланса ожидаются и в России.
На рис. 3.2 дана зависимость производства энергоресурсов в мире и в России в период 19002050 гг.
Из диаграммы видно, что в первой половине XXI столетия в России основным первичным источником энергии будет природный газ, явно проявляются тенденции увеличения его потребления и в мире. Потребление нефти к середине века должно стабилизироваться при одновременном росте возобновляемых источников энергии, атомной энергии и энергии угля.
Согласно имеющимся прогнозам, потребление энергии в мире к 2030 г. увеличится на 71% (2% в год).
22 000 20 000 18 000 16 000 14 000
¦ Дрова и ВИЭ Доля углеводородного топлива в мировом потреблении энергии составит около 86%: доля нефти снизится с 39 до 33% (при этом ее потребление увеличится с 80 млн до 118 млн барр. в день); доля природного газа вырастет с 24 до 26% (при этом его потребление вырастет с 2,7 до 5 трлн м3); доля угля вырастет с 24 до 27%.
Остальные 14% мирового потребления энергии разделят атомная энергия снижение доли с 6 до 5% и возобновляемые источники энергии увеличение доли с 8 до 9%. Производство нетрадиционной нефти, в том числе жидкого топлива из угля и природного газа, а также биотоплива увеличится с 1,8 до 11,5 млн барр. в день (10% от объема мирового потребления нефти).
Известный американский ученый-геолог Кинг Хубберт в 1949 г. предсказывал, что эра углеводородного сырья будет короткой. Согласно эмпирическому закону Хубберта, для нефтяных месторождений максимум добычи нефти наступает через 2040 лет после максимума открытия новых объемов залежей нефти.
Таким образом, важнейшие моменты нефтяной эры можно представить в такой последовательности:
- 1963 г. максимум открытия новых извлекаемых запасов;
- 1983 г. впервые потребление нефти превысило открытие новых запасов;
- 2003 г. впервые (после 1920 г.) не было открыто ни одного крупного месторождения (более 60 млн т);
- 20062010 гг. начало падения мировой добычи нефти.
В соответствии с законом Хубберта мировая добыча нефти должна была сократиться в 2003 г. (1963 + 40 = 2003), однако научно-технический прогресс в нефтяных технологиях немного отодвигает эту дату, по крайней мере на несколько лет.
На рис. 3.3 показан расчетный сценарий добычи нефти, газа и конденсата на период 19302050 гг.
Из рисунка видно, что максимальный объем добычи этих ископаемых попадает на 20122015 гг., в дальнейшем объемы добычи каждого из перечисленных ресурсов неуклонно уменьшаются.
Прогнозы динамики добычи невозобновляемых источников энергии в XXI в. различны, но общая тенденция одна: падение до уровня середины XXI в., хотя и в разные сроки. На рис.
3.4 приведены прогнозы динамики добычи нефти, разработанные несколькими ведущими мировыми нефтяными компаниями. Все они также показывают достижение максимальной добычи нефти в период не позднее 2020 г.
В связи с явно проявившейся тенденцией исчерпания традиционных первичных источников энергии первостепенное значение в перспективе приобретают альтернативные виды топлива. В первую очередь к ним относятся биологическое топливо (биоэтанол, биометанол, биогаз, биодизель) и синтетическое топливо (диметилэфир, метанол, СЖТ, бензин, дизтопливо и т. п.). На рис.
3.5 показаны перспективные виды альтернативного топлива и методы его получения. Все они предусматривают получение промежуточного топлива синтез-газа, который может непосредственно использоваться как топливо либо преобразовываться в жидкое топливо и водород.
Биогаз (55% метана и 2545% СО) получают метановым брожением биомассы при 8090% влажности или анаэробной микробиологической конверсией отходов пищевой промышленности, животноводства, очистных сооружений и коммунальных отходов.
Выход биогаза на тонну абсолютно сухого сырья составляет:
- 250350 м3 для отходов крупного рогатого скота;
- 400 м3 для отходов птицеводства;
- 300600 м3 для различных видов растений.
Производительность электроэнергии составляет от 48 до
104 кВт -ч на 1 т сырья (с КПД 31%).
В Китае в год производят около 7 млрд м3 биогаза. В Дании биогаз обеспечивает до 18% общего энергобаланса страны.
Лэндфилл-газ биогаз из мусорных свалок.
В США имеется свыше 500 заводов по производству лэндфилл-газа, в Европе 750, всего в мире около 2000 (мощность свыше 4000 МВт, масса обрабатываемых отходов свыше 4500 млн т).
Биоэтанол (С2Н5ОН) производят из сахара, извлекаемого из зерновых и крахмалсодержащих культур (биотопливо первого поколения) или из целлюлозы и биоразлагаемых отходов (биотопливо второго поколения).
Чистый этанол недостаточно летуч и используется в смеси: топливо Е85 смесь 85% биоэтанола и 15% бензина.
Теплотворная способность биоэтанола в 1,56 раза ниже, чем у бензина, октановое число больше 100. Использование биоэтанола требует доработки автомобилей.
Многотопливные автомобили FFV (Flex fuel vehicle) можно заправлять бензином и топливом Е85.
Законом об энергетической политике США (Energy Policy Act) предусмотрены субсидии и налоговые льготы производителям биоэтанола и топлива (каждому владельцу автомобиля FFV 3,4 тыс. долл.).
К концу 2007 г. в США будет около 150 заводов по производству биоэтанола с объемом производства около 24 млрд л в год (3% от объема годового потребления топлива в США, который превышает 750 млрд л бензина и дизтоплива).
В России пока только заявлено о намерении строительства заводов по производству биоэтанола в Волгограде, Тамбове, Липецке.
Биодизельное топливо получают из растительных масел и масляничных растений (подсолнечник, маис и др.).
Современные дизельные двигатели могут работать на 100%-ном биодизельном топливе. Теплотворная способность биодизеля такая же, как и у солярки.
Биодизель сгорает быстрее солярки и дает более чистый выхлоп (выбросы СО сокращаются на 75%).
Торговая марка в США топливо В20 смесь 20% биодизеля и 80% солярки. Чистый биодизель топливо В100 пока на 30% дороже солярки.
При низких температурах биодизель превращается в густую пасту. Для поддержания его в жидком состоянии необходимо использовать специальные присадки или систему подогрева смеси биодизеля с соляркой.
Синтетическое топливо. Вещества, по химическому составу похожие на бензин, керосин и дизельное топливо, можно получать из природного газа и бурого угля.
Получаемая из природного газа по технологии GTL (Gas to liquids газ в жидкость) синтетическая нефть превосходит ископаемую нефть. Она содержит меньше серы и азота и больше дизельной фракции.
Метод получения СЖТ называется технологией Фишера Тропша. Сегодня в мире действует два крупных завода по производству СЖТ из природного газа: в ЮАР (компания Sasol) и в Малайзии (компания Shell).
Завод по производству СЖТ из угля имеется в ЮАР (компания Sasol).
Предусматривается строительство большого количества таких заводов во многих странах. К 2010 г. производство СЖТ достигнет 15 млн т, к 2015 г. 75 млн т, к 2020 г. до 90 млн т.
Технология GTL позволяет превращать в СЖТ большие запасы газа, использование которого раньше считалось экономически невыгодным.
Диметиловый эфир (ДМЭ) простейший эфир (СН3ОСН3), применяемый в производстве аэрозолей. Получают ДМЭ из метанола или из синтез-газа.
При давлении более 8 атм и температуре менее 38С ДМЭ находится в жидком состоянии. По физическим свойствам наиболее близки к ДМЭ пропан и бутан, однако у него в 1,5 раза ниже теплотворная способность, что определяет во столько же раз больший расход ДМЭ.
Высокое октановое число 55 60 (у ДТ 40 50) и низкая температура кипения обеспечивают хороший холодный запуск двигателя.
Для применения ДМЭ требуется доработка топливной аппаратуры дизелей. Емкость топливного бака (баллонов) должна быть в 1,7 раза больше, чем при работе на солярке.
В настоящее время производство ДМЭ в мире составляет около 250 тыс. т в год.
Метанол (метиловый спирт СН3ОН) является одним из важнейших многотоннажных продуктов, выпускаемых современной химической промышленностью. Это важное и экономически эффективное сырье для получения водорода и синтез-газа.
Чистый метанол недостаточно летуч, поэтому при использовании метанола в качестве моторного топлива его смешивают с бензином. Смесь 85% метанола с 15% бензина называется топливо М85 и имеет октановое число более 100.
Теплотворная способность метанола в 2 раза меньше, чем у бензина.
Одно из основных преимуществ метанола в энергоустановках на топливных элементах перед другими видами топлива его химическая чистота.
Достоинства метанола: дешевизна, простота хранения и низкий уровень температур при переработке его в водород.
Недостатки метанола: низкое содержание водорода 12,5% (в метане 25%), токсичность, небольшая удельная энергоемкость.
Гидрат метана. Помимо традиционных ресурсов природного газа существуют нетрадиционные (шахтный метан 20 трлн м3, газ в подземной гидросфере 10 трлн м3, газогидраты 20 000 трлн м3), добыча которых может быть освоена не ранее второй половины XXI в.
Гидрат метана кристаллическое соединение метана и молекул воды, похожее на лед или мокрый снег, которое образуется под воздействием низких температур и высокого давления в зонах вечной мерзлоты или на глубине мирового океана. Потенциальные запасы гидрата метана в несколько раз превышают разведанные наземные запасы всех энергоносителей.
Промышленной технологии добычи пока не существует. Это соединение крайне нестойко, что существенно затрудняет его сбор с морского дна.
США, Канада, Япония, Германия и Индия осуществляют проект опытной добычи гидрата метана из вечной мерзлоты в районе канадской провинции Маккензи.
Водород. Водород не является первичным источником энергии. Водород это не топливо, он только носитель энергии, как электричество.
Водород гораздо легче сохранять, чем электроэнергию, но, чтобы выделить водород, необходимо затратить энергию.
Молекулярный водород содержит в себе в 3 раза больше энергии, чем равное ему по весу количество бензина (143 МДж/кг против 46 МДж/кг) (рис. 3.6).
В мире производится ежегодно свыше 50 млн т водорода.
Применение водорода в сочетании с ТЭ приводит к экономии первичного углеводородного топлива, из которого может производиться водород, а также к улучшению экологической ситуации.
На рис. 3.6 показаны удельные весовые и объемные энергоемкости различных видов топлива.
Наибольшую весовую энергоемкость имеет водород 33 500 кВт -ч/т, за ним следует природный газ 13 800 кВт - ч/т. Вместе с тем водород имеет и наименьшую удельную объемную энергоемкость 600 кВт ¦ ч/м3 (при 200 бар).
Тем не менее следует признать, что водород является одним из самых перспективных энергоносителей.
Энергорасточительная экономика России
Самая важная проблема российской энергетики использование устаревших, неэффективных и неэкономичных технологий сжигания углеводородного сырья при низком КПД его преобразования. Существующие технологии генерации тепло- и электроэнергии безнадежно устарели, а их продукция неконкурентоспособна.Ненадежное централизованное энергоснабжение становится все более уязвимым и опасным как для экономики России, так и для населения страны. Основная масса действующих сегодня электростанций, сете-
вых и распределительных систем вводилась в эксплуатацию в 6070-е годы прошлого столетия.
Нынешние проблемы отечественной энергетики носят уже не преходящий конъюнктурный, а структурный и системный характер. Их решение требует серьезной корректировки нашей энергетической политики, разработки и реализации новой концепции надежного энергообеспечения на основе гибких и высокоэффективных инновационных энергетических технологий и технических устройств, позволяющих производить и доставлять потребителям требуемое количество необходимых энергоносителей с минимальными энергетическими потерями и удельными затратами.
Томский политехнический университет
Рабочая группа ознакомилась с местным академгородком Томским научным центром (ТМЦ) и входящим в его состав Институтом сильноточной электроники (первым директором которого был академик ГА. Месяц), а также с научными лабораториями факультета естественных наук и математики, водородной энергетики и плазменных технологий, общей и неорганической химии, материаловедческого центра и центра профессиональной переподготовки специалистов нефтегазового дела Томского политехнического университета. Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии (ЦНИИ СЭТ) и ЦКБ МТ Рубин (Санкт-Петербург)На базе ЦНИИ СЭТ состоялось совещание, в ходе которого были заслушаны доклады по следующим проблемам: подготовка опытного производства по выпуску головной партии энергетических установок (ЭУ) на топливных элементах с твердополимерным электролитом; совершенствование характеристик и создание опытного производства протонообменных мембран; разработка технологий и создание опытно-наработочного производства мембран из полимеров типа НАФИОН; повышение эффективности мембранноэлектродных блоков; разработка и создание опытного производства углеграфитовых материалов; материалы и защитные покрытия для водородной энергетики; электрохимические генераторы для подводных лодок и высокоскоростных судов. Внесены предложения о введении в учебных заведениях новой специализации выпускников по водородной энергетике и подготовке учебника по водородной энергетике.
С начальником и генеральным конструктором Центрального конструкторского бюро морской техники Рубин, академиком РАН Игорем Спасским обсуждались проблемы совершенствования существующих ТЭ на водороде для дизель-электрических подлодок (ДЭПЛ) и создания воздухонезависимых энергоустановок для подводных лодок, а также вопросы сотрудничества ЦКБ МТ Рубин и РКК Энергия в разработке ТЭ. При этом подчеркивалась необходимость создания отечественного мембранно-электродного блока (МЭБ) для ЭУ не только для подводных лодок, но и по гражданской тематике, а также развития международного сотрудничества в области перспективных ТЭ, особенно с Индией и Китаем.
Впоследствии НИК НЭП наладила плодотворное сотрудничество с петербургским Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН. В 2006 г. в этом институте проведены работы по заказу НИК НЭП по разработке наноструктурных материалов и нанотехнологий для создания микрокремниевых топливных элементов.
Эти работы предполагается продолжить в 20072008 гг. В результате планируется создать базовые технологии по изготовлению источников питания на основе микротопливных элементов с генератором водорода картриджного типа, а также источников питания с прямоэтанольными топливными элементами.
Одновременно в эти годы планируется проводить исследования по разработке интегрированных энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой) с водородным циклом, содержащим высокоэффективные электролизеры, накопители водорода и кислорода, электрохимический генератор на основе низкотемпературных топливных элементов.
Одним из важнейших итогов научных командировок в летне-осенний сезон 2005 г. было решение о создании оптимальной модели управления проектом Водородная энергетика и топливные элементы. Эта модель своего рода матрица (ее элементы вертикально-горизонтальные системообразующие связи), дополненная долгосрочным прогнозированием и поэтапным планированием.
Прежде всего остановимся на вертикали управления. Высший уровень это принятие политических решений руководством страны. Роль Норильского никеля в инновационно-прорывном проекте в области водородных технологий обсуждалась с Президентом РФ и получила его одобрение. Я считаю, что это очень важно, интересно, перспективно, завил Владимир Путин.
Президент Интерроса Владимир Потанин регулярно докладывает руководству страны о ходе выполнения этого проекта.
Уровень стратегического управления это Совет по научному руководству и координации НИОКР по водородной энергетике и топливным элементам Российской академии наук и Норильского никеля. На Совете обсуждают -ся стратегические научно-технические вопросы реализации проекта.
Совет собирается раз в полгода для обсуждения итогов и определения общего направления работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы.
Следующий уровень это Научно-технический совет компании НИК НЭП, который был образован 3 октября 2005 г. В его состав (30 человек) входят не только представители академических институтов, предприятий, конструкторских организаций, с которыми НИК НЭП работает на договорной основе (соисполнители), но и независимые эксперты. На ежемесячных встречах они обсуждают развитие перспективных направлений по проектам.
Низший уровень управления проектом координационные советы по ключевым направлениям работ.
Горизонтальный уровень это взаимодействие на договорной основе с организациями-соисполнителями. Компания ведет совместные разработки с более чем 50 научными организациями РАН, промышленными и конструкторскими организациями. Основными соисполнителями НИК НЭП являются:
- Федеральное государственное унитарное предприятие Исследовательский центр им. М.В. Келдыша;
- Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН;
- Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН;
- Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН;
- Научно-технологический центр энергосберегающих процессов и установок Объединенного института высоких температур РАН;
- Институт водородной энергетики и плазменных технологий;
- Федеральное государственное учреждение Российский научный центр „Курчатовский институт";
- Институт электрофизики Уральского отделения РАН;
- Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН;
- Институт физики твердого тела РАН;
- Московский государственный университет им. М.В.
Ломоносова (физический и химический факультеты).
Основные задачи Компании
Многоуровневая вертикально-горизонтальная система управления позволяет решать основные задачи Компании:
- проведение маркетинговых исследований и разработка прогноза формирования и развития отечественного рынка водородных технологий и ТЭ с учетом мировых тенденций;
- создание унифицированного ряда когенерационных энергетических установок на топливных элементах и миниэлектростанций на их основе для систем распределительной децентрализованной энергетики и организация их промышленного производства в России;
- формирование концепции вертикально интегрированной холдинговой компании по предоставлению комплексных энергетических услуг различным потребителям на основе широкого использования когенерационных энергоустановок с ТЭ на российском рынке, подготовка предложений по организационноправовой структуре и функциям такой холдинговой компании;
- формирование внутреннего рынка распределительной когенерации, создание дилерской сети и коммерческих структур по обслуживанию когенерационных энергетических установок и управлению их мощностями (продажа электроэнергии и тепла потребителям);
- разработка перспективных технологий и технических устройств эффективного преобразования химической энергии углеводородного сырья в электричество и полезное тепло на основе ТЭ;
- организация выполнения программы исследований и разработок по водородным технологиям и ТЭ в рамках стратегического партнерства с компанией Plug Power и другими иностранными партнерами;
- организация производства и системы дистрибуции водорода для энергоустановок на низкотемпературных ТПТЭ (применительно к ЭУ Gen Core);
- проведение сертификации изделий водородной техники и альтернативной энергетики;
- создание нормативной базы в области водородной техники и альтернативной энергетики;
- участие в формировании законодательной базы для развития водородной энергетики;
- организация подготовки специалистов по разработке, эксплуатации и техническому обслуживанию электрохимических энергетических установок;
- формирование и организация выполнения Национальной программы перехода к водородной экономике и создания отечественной водородной инфраструктуры.
Универсальность и сложность решаемых Компанией задач потребовали разбиения ее деятельности на несколько этапов, охватывающих период 2005 2012 гг. (рис. 3.30) и включающих как уже выполненные, так и предстоящие работы.
На первом этапе (2005-2006 гг.) своей деятельности НИК НЭП организовала разработку, изготовление и проведение в 2006 г. демонстрационных испытаний низко- и высокотемпературных энергоустановок с топливными элементами различных типов, а также ряда наиболее важных компонентов водородной техники топливных процессоров газообразных и жидких углеводородных топлив, систем получения чистого водорода и др.
В процессе выполнения НИОКР на этом этапе созданы:
- демонстрационные образцы низкотемпературных коге-нерационных энергоустановок со щелочным и твердополимерным электролитами мощностью от 1 (энергоустановка НИК НЭП 1) до 5 кВт (энергоустановки ЭЛТЭГ, ПОЛИМЕР - 5);
- генераторы водорода на базе электролизных модулей с твердополимерным электролитом низкого и высокого давления;
- плазменно-каталитический и микроканальный топлив -ные процессоры;
- материалы и компоненты твердооксидных ТЭ;
- низкотемпературные и высокотемпературные протон-проводящие мембраны и батареи ТЭ на их основе;
- композитные биполярные пластины;
- базовые технологии для изготовления микротопливных элементов на кремниевой основе;
- более 100 оригинальных технологических регламентов в области водородной техники;
- подготовлено более 50 патентоспособных технических решений.
На втором этапе (2007-2008 гг.) НИК НЭП планирует провести ряд базовых опытно-конструкторских разработок в области получения, хранения и транспортирования водородного
Годовой объем мирового рынка водородных технологий и топливных элементов, по оценке экспертов, к середине третьего десятилетия нынешнего века может составить 1-1,2 трлн долл. и превысит годовой объем информационных технологий
Проведение комплекса ОКР и поддерживающих научных и технологических исследований, разработка мероприятий по созданию опытно-промышленного производства, международное сотрудничество в области водородных технологий и альтернативной энергетики, создание нормативной базы
ОПП
- Создание и запуск работы Инжинирингового центра водородной энергетики
и возобновляемых источников энергии.
- Разработка совместно
с Национальной ассоциацией водородной энергетики Закона о техническом регулировании.
- Участие в работе по подготовке проекта Концепции и Национальной программы по водородной энергетике
ОКР
- Исполнители и соисполнители проектов - 52
Реализация комплекса конструкторско-технологических работ по созданию демонстрационных образцов водородной техники, продолжение прикладных научных и технологических исследований по основным проектам
- Бюджет 30 млн долл.
- Исполнители и соисполнители проектов - 118 Эффективных бинарных электрокатализаторов на основе Pt, Pd, Ru
Новых материалов для топливных элементов с твердым полимерным и твердооксидным электролитами
Количество проектов - 85 и других металлов
Конструкций и технологий изготовления батарей ТЭ с высокими удельными энергетическими параметрами
Микроканальных каталитических реакторов
Интегрированных электроустановок, в том числе на базе возобновляемых источников энергии с водородным циклом
НИР
Комплекс научно-исследовательских и технологических разработок в целях создания
Комплексная программа ГМК Норильский никель и РАН поисковых, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы
Рис. 3.30. Этапы работ по проекту Водородная энергетика и топливные элементы
Установка с щелочными топливными элементами и проточным электролитом ЭЛТЭГ
Резервная энергетическая установка НИК НЭП - 1 мощностью 1 кВт на основе ТЭ с твердым полимерным электролитом
Генератор водорода( 2 м3/ч, 10 атм)
Микроканальные топливные процессоры и блоки сероочистки
топлива. Планируется создать параметрические ряды энергоустановок, прежде всего стационарного назначения, и портативных источников тока на основе топливных элементов различных типов, а также энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии с водородными накопителями и энергоустановок для транспорта.
В этот же период НИК НЭП планирует принять участие совместно с Национальной ассоциацией по водородной энергетике в формировании нормативной и законодательной базы, необходимой для внедрения в экономику России водородной энергетики с учетом обеспечения требований энергетической безопасности и экологии.
Для реализации поставленных задач по разработке и внедрению современных конкурентоспособных водородных технологий НИК НЭП создала Национальный инновационный центр водородных технологий и возобновляемых источников энергии.
Параллельно НИК НЭП совместно с Институтом экономических стратегий, Международным институтом П. Сорокина Н. Кондратьева и другими организациями и ведомствами принимает активное участие в разработке проектов Концепции и Национальной программы водородной энергетики, определяющих ее развитие в России до 2050 г. на основе партнерства государства, бизнеса, науки и образования.
Третий этап (20092012 гг.) предусматривает следующие основные направления деятельности:
- строительство предприятий и организация опытно-промышленного производства по изготовлению продукции на основе водородных технологий;
- освоение отечественного и зарубежного рынков водородной техники;
- расширение стратегического партнерства.
Стратегия развития Компании на период до 2020 г. предполагает разработку и производство:
- энергоустановок с ТЭ мощностью от сотен кВт до нескольких МВт для создания системы распределительной энергетики в России;
- интегрированных энергоустановок на базе возобновляемых источников энергии (солнечной и ветровой) с водородным циклом накопления энергии;
- систем бесперебойного питания и основных ключевых компонентов составных частей энергоустановок, прежде всего ТЭ, топливных процессоров, суперконденсаторов и др.
Участие в выставках
В начале 2006 г. НИК НЭП приняла участие в первом официальном мероприятии в рамках председательства России в Группе восьми (G8) Международном форуме Водородные технологии для производства энергии, на котором НИК НЭП и Норильский никель выступили генеральным спонсором. Открывая форум, министр образования
и науки Андрей Фурсенко сказал: Председательство России в G8 началось с того, с чего и должно было начаться, с энергетики. Причем с энергетики интеллектуальной.
Генеральный директор Национальной инновационной компании Новые энергетические проекты, член-корреспондент РАН Борис Кузык выступил на форуме с докладом О Национальной научно-инновационной программе „Водородная энергетика", а также принял участие в пленарных заседаниях и в пресс-конференции вместе с руководством Федерального агентства по науке и инновациям и президентом Национальной ассоциации водородной энергетики, депутатом Госдумы Петром Шелищем.
Отвечая на один из вопросов, Б. Кузык, в частности, отметил: Научный потенциал в области разработки водородных технологий в России не утерян. Одна из стратегических задач продвижение в массовое сознание идеи перехода к водородной энергетике, а в перспективе и к водородной экономике... Нужно решать комплекс проблем, связанных и с нормативной базой, и с развитием инфраструктуры (производство, хранение, транспортировка водорода), снижением стоимости производства водорода как топлива и т. д. На старте решению этих и других проблем должно помочь государство, затем эстафетная палочка переходит к бизнесу.
Поэтому речь должна идти сегодня о государственно-частном партнерстве...
Более актуальной, чем использование водорода на транспорте, для нас является проблема ЖКХ. У нас в стране более 230 тыс. км теплотрасс, их изношенность превышает 60%. Финансовых средств и времени на их замену нет. Один из выходов использование энергоустановок на основе топливных элементов различных типов.
Они одновременно дают и свет, и тепло. Некоторые демонстрационные образцы ЭУ представлены на нашем стенде на выставке...
В рамках Международного форума прошла выставка Водородные и альтернативные технологии производства энергии. Участие в ней приняли многие российские научные организации и компании, специализирующиеся в области альтернативной энергетики. Основное внимание на выставке было уделено водородным технологиям, так как именно им была посвящена основная программа форума.
На стенде НИК НЭП были представлены результаты первого этапа работы более 30 демонстрационных и модельных образцов по теме Водородная энергетика и топливные элементы: низко- и высокотемпературные энергоустановки с ТЭ различных типов, а также ряд топливных процессоров для преобразования в водород газообразных и жидких углеводородных топлив.
В День науки, 8 февраля 2006 г., на выставке состоялась презентация Компании, на которой выступили: представитель Администрации Президента РФ Екатерина Попова, вице-президент РАН, председатель Совета по водородной энергетике академик Геннадий Месяц, генеральный директор НИК НЭП, член-корреспондент РАН Борис Кузык и директор Физико-технического института им. А.Ф.
Иоффе Андрей Забродский.
Для приглашенных специалистов и представителей более 30 СМИ презентацию продукции, представленной на совместном стенде ГМК Норильский никель и НИК НЭП, провел первый заместитель генерального директора Компании Владимир Пивнюк.
Одной из центральных разработок, представленных на выставке, стала портативная резервная воздушно-водородная когенерационная энергоустановка НИК НЭП 1, созданная Компанией совместно с ФГУП Исследовательский центр им. М. Келдыша.
Она была удостоена диплома Комитета по науке и технологиям правительства Москвы.
Экспозиция НИК НЭП на выставке Инновационные технологии, которая проходила в рамках Х Петербургского международного экономического форума в период с 13 по 15 июня 2006 г., была в центре внимания глав государств и правительств, министров, ученых и зарубежных партнеров. Президент РФ Владимир Путин посетил стенд Водородная энергетика и топливные элементы НИК НЭП. Пояснения по экспонатам на стенде Президенту РФ и сопровождавшему его Президенту Финляндии Тарье Халонен давал генеральный директор НИК НЭП Борис Кузык. Остановившись у стационарных энергетических установок Полимер-5 и ЭЛТЭГ с твердополимерными и щелочными топливными элементами, В. Путин поинтересовался, являются ли они отечественными разработками.
Утвердительный ответ и краткая техническая характеристика энергоустановок на основе водородных технологий вызвали неожиданную реплику Президента Финляндии: Для нас это интересно! Президент России моментально дал указание генеральному директору НИК НЭП Б. Кузыку: Готовьте свои предложения по сотрудничеству.
Значимые встречи и переговоры также были проведены Б. Кузыком с министром промышленности и энергетики РФ Виктором Христенко, министром атомной энергетики РФ Сергеем Кириенко, президентом ОАО РЖД Владимиром Якуниным, вице-президентом РАН, председателем Совета по водородной энергетике РАН академиком Геннадием Месяцем, директором Института катализа СО РАН академиком Валентином Пармоном, президентом Национальной ассоциации водородной энергетики (НАВЭ), депутатом Госдумы Петром Шелищем.
Один из разделов стенда НИК НЭП на выставке был посвящен международному сотрудничеству в области водородных технологий и топливных элементов. В этом проекте участвуют РАН, компания Интеррос, ГМК Норильский никель и НИК НЭП. Впервые в России на этой выставке на стенде НИК НЭП в разделе Международное сотрудничество были представлены энергоустановки GenSys и GenCore продукция ведущего американского разработчика и производителя оборудования для водородной энергетики компании Plug Power, 35% акций которой компания Интеррос приобрела в 2006 г.
В 2007 г. НИК НЭП планирует принять участие в Ганноверской выставке (1620 апреля) и в 20-м Всемирном энергетическом конгрессе и выставке (Рим, 11 15 ноября).
Стратегическое партнерство
С целью более эффективной реализации Программы по водородной энергетике НИК НЭП выбрала стратегию партнерства, которая предусматривает как сотрудничество с ведущими мировыми компаниями в области разработки и производства энергоустановок с ТЭ, так и поставки разработанной компанией самостоятельно или в кооперации с междуна-
Водородная программа США
При этом эмиссия СО2 сократится на 16% (в том числе за счет более эффективного использования топлива на транспорте на 36%, более эффективного использования электроэнергии на 30%, более эффективного производства энергии на 13%, применения возобновляемых источников энергии и биотоплива на 12% и расширения использования атомной энергии на 10%).Большинство рассматриваемых сегодня сценариев развития энергетики опирается на гипотезу об эволюционном характере происходящих технологических изменений. Такая модель предполагает постепенное замещение традиционных энергоресурсов по мере исчерпания их запасов, роста мировых цен или обострения ситуации с состоянием окружающей среды. Однако
плавный ход развития событий может быть нарушен в результате появления принципиально новых и оправданных с экономической точки зрения источников энергии. Сегодня одним из наиболее вероятных направлений, способных качественно изменить сложившуюся ситуацию в мировой энергетике, во многих странах считается переход к водородному топливу.
Интерес к использованию водорода в качестве альтернативного вида топлива проявляется за рубежом уже не одно десятилетие. Однако только в самые последние годы этот интерес нашел воплощение в долгосрочных стратегиях развития и специально создающихся для их реализации крупных национальных и транснациональных программах, а также государственно-частных партнерствах, нацеленных на достижение инновационного прорыва в области энергетики.
Это обусловлено как достигнутым за последнее время технологическим прогрессом в рассматриваемой области, так и новыми условиями, возникшими в связи с повышением цен на ископаемые энергетические ресурсы, политическими аспектами формирования рынка энергоносителей и другими, уже отмечавшимися выше глобальными проблемами.
Работы по развитию водородной энергетики ведут в настоящее время многие индустриальные страны мира, включая США, страны ЕС, Японию, Китай, Индию, Канаду, Австралию и новые индустриальные страны. Их суммарные расходы на эти цели уже превышают 1 млрд долл. в год.
Накопленный в этой области опыт представляет несомненный интерес для России как с точки зрения возможных изменений на мировом рынке традиционных энергоносителей, так и в контексте разработки собственной программы развития водородной энергетики.
Водородная программа США
По прогнозам экспертов США, спрос на нефть на внутреннем рынке этой страны увеличится к 2025 г. примерно на 50%.Одновременно вырастет зависимость от импорта: если в настоящее время за счет покупаемой за рубежом нефти удовлетворяется примерно 55% внутренних потребностей американской экономики, то к 2025 г. этот показатель превысит 68%1.
В январе 2007 г. в ежегодном обращении к Конгрессу О положении в стране Президент США Дж. Буш поставил амбициозную задачу сократить в ближайшие 10 лет потребление бензина на 20% . Три четверти этого снижения предполагается достичь за счет увеличения использования альтернативных и возобновляемых источников энергии.
Среди таких источников энергии наряду с этиловым спиртом, метанолом, бутанолом, биодизельным топливом называется и водород.
Активные целенаправленные усилия по освоению водородной энергетики начались в США в 2003 г., когда президент Буш в аналогичном обращении к Конгрессу О положении в стране провозгласил Инициативу в области водородного топлива. Программа предусматривает выделение в течение пяти лет (20042008 гг.) на работы в области водородной энергетики в общей сложности 1,2 млрд долл., из которых 720 млн предназначены на проведение научных исследований и разработок.
Работа по данной программе осуществляется под руководством Министерства энергетики. Оно организует и координирует усилия других министерств и ведомств, университетов и научных институтов, разъясняет политику правительства в рассматриваемом направлении частному сектору и различным общественным организациям.
Министерство энергетики на предварительной стадии разработало и представило 12 ноября 2002 г. долгосрочное национальное ввдение перехода к водородной экономике, получившее название Национальная дорожная карта технологий водородной энергетики (National Hydrogen Energy Technology Roadmap). В этом документе поставлены цели научных исследований, разработок и демонстраций, сформулированы задачи по обеспечению параллельного развития норм, правил и стандартов, позволяющих интегрировать новые технологии в коммерческие энергетические системы, а также задачи в области пропаганды новых подходов и обучения руководителей на уровне местных органов власти, от которых будет во многом зависеть в конечном итоге судьба новых разработок.
В феврале 2004 г. Министерство энергетики США опубликовало первый интегрированный план проведения НИОКР и демонстраций в области водородной энергетики (Hydrogen Posture Plan), который охватывает проблемы производства водорода, формирования необходимой инфраструктуры (включая доставку и хранение водорода) и производства топливных элементов для стационарных и транспортных применений.
В 2005 г. приняты Закон об энергетической политике (Energy Policy Act) и Стратегический план Министерства энергетики, нацеленные на расширение спектра используемых национальных энергоресурсов. В 2006 г. президент выступил с Инициативой в области перспективных источников энергии (Advanced Energy Initiative).
Смысл этой новой инициативы ускорить научные исследования и создание технологий, которые позволят в ближайшем будущем сократить потребление нефти на транспорте, в том числе за счет применения более совершенных аккумуляторных батарей для автомобилей на гибридном топливе и этаноле, а также придать новый импульс Инициативе в области водородного топлива, ориентированной на более долгосрочную перспективу.
В декабре 2006 г. появился подготовленный совместно министерствами энергетики и транспорта новый интегрированный план проведения НИОКР и демонстраций в области водородной энергетики (Hydrogen Posture Plan). Он учитывает результаты, достигнутые с момента утверждения первого плана, увязан с Законом об энергетической политике от 2005 г. и содержит дальнейшую скоординированную программу НИОКР и демонстраций по получению водорода из различных источников (ископаемого топлива, ядерных установок и возобновляемых ресурсов), формированию необходимой инфраструктуры (включая доставку и хранение) и созданию топливных элементов для транспорта и стационарных установок.
Цель новой водородной программы повысить эффективность и результативность усилий правительства в этой области. Задачи программы разработка методов производства, доставки и хранения водорода и создание технологий водородных топливных элементов, которые дадут автомобильным и энергетическим компаниям возможность принимать решения о коммерческой целесообразности развития транспорта на основе водородных топливных элементов и соответствующей инфраструктуры к 2020 г.
Новый интегрированный план проведения НИОКР и демонстраций в области водородной энергетики построен исходя из следующих основных установок:
- программа фокусируется на НИОКР, необходимых для преодоления барьеров на пути создания водородных технологий, конкурентоспособных с альтернативными источниками энергии;
- для текущей оценки возможностей, сроков использования и себестоимости технологий будут использоваться учебные демонстрации. Выявленные при этом проблемы будут учитываться в режиме обратной связи в программе НИОКР! На основе этих испытаний Министерство энергетики готовит информацию для Конгресса и широкой общественности о состоянии водородной энергетики в данный момент времени;
- коммерческие демонстрации и выход на рынок будут проводиться только в том случае, если найдут подтверждение возможности и необходимая длительность использования новых технологий. Решение о коммерциализации новых технологий возлагается полностью на частный сектор. При этом решения производителей автомобилей на топливных элементах не привязываются к выводам Министерства энергетики о готовности новых технологий к коммерческому применению и могут быть приняты как раньше, так и позднее;
- в случае подтверждения работоспособности новых технологий в реальных условиях правительство может взять на себя функции раннего пользователя путем покупки или аренды водородных топливных установок и автомобилей на водородном топливе с целью содействия их широкому распространению.
Разработанный план предполагает четыре основных этапа полного перехода к водородной энергетике к 20302040 гг. Первый этап (Technology Development) предусматривает проведение исследований и отработку технологий c учетом их себестоимости, требований потребителей и возможности достижения критериев коммерциализации. Второй этап (Initial Market Penetration) связан с подтверждением работоспособности переносных и стационарных или транспортных энергетических систем и началом инвестирования в инфраструктуру водородной энергетики в рамках проводимой правительством политики.
На третьем этапе (Expansion of Markets and Infrastructures) реализуются инфраструктур -ные бизнес-кейсы для отдельных водородных энергетических и транспортных систем. В ходе четвертого этапа (Fully Developed Market and Infrastructure) водородные энергетические и транспортные системы станут коммерчески доступными во всех регионах страны, будет сформирована национальная инфраструктура водородной энергетики.
Основные этапы развития водородных технологий в США представлены на рис. 2.1.
В соответствии с планом Министерства энергетики федеральное правительство будет играть ключевую роль в освоении новых технологий в краткосрочной перспективе, поддер-
Рис. 2.1. Сценарий развития водородных технологий и формирования соответствующего рынка
живая НИОКР необходимые для преодоления критических технологических барьеров. В среднесрочной перспективе федеральное правительство возьмет на себя функции по ранней адаптации новых технологий и выработку политики, которая будет способствовать развитию возможностей промышленности по обеспечению поставок на рынок значительных объемов водородного топлива.
Роль промышленности в освоении новых водородных технологий на более поздних этапах начнет постепенно становиться доминирующей.
На стадии фундаментальных исследований все работы выполняются за счет государственных ассигнований. В них участвуют университеты, национальные и федеральные лаборатории и исследовательские институты. На стадии прикладных исследований и технологических разработок предусматривается разделение расходов с привлечением 20% и более средств из внебюджетных источников.
К этой работе привлекаются производители оборудования, национальные и федеральные лаборатории, университеты, исследовательские институты, организации, связанные с осуществлением регулирования и выработкой стандартов. На стадии обучающих демонстраций предполагается разделение расходов на уровне 50%.
К этим работам планируется привлекать автомобильные и энергетические компании, поставщиков газа для промышленности, производителей оборудования, обслуживающие компании, правительства штатов и местные органы власти.
Бюджетные расходы на реализацию программы Инициатива в области водородного топлива за 20042007 финансовые годы представлены в табл. 2.1.
Планируемое процентное распределение ассигнований по основным статьям расходов в 2007 финансовом году приводится в табл. 2.2.
Ряд тесно связанных исследований, проводимых в интересах водородной программы, осуществляется в 2007 финансовом году в рамках других программ НИОКР Министерства энергетики:
- создание гибридных электромобилей 109,8 млн долл.;
- выделение углерода (фундаментальные исследования 5,9 млн долл., прикладные НИОКР 73,9 млн долл.);
- исследования биомассы и создание систем биоочистки (фундаментальные исследования 15,4 млн долл., прикладные НИОКР 150 млн долл.);
| Таблица 2.1 Бюджетные расходы США, связанные с реализацией президентской программы Инициатива в области водородного топлива |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Источник: United States Department of Energy. United States Department of Transportation. Hydrogen Posture Plan. An Integrated Research, Development and Demonstration Plan. December, 2006. |
- исследования солнечной энергии (фундаментальные исследования 62,3 млн долл., прикладные НИОКР 148,4 млн долл.);
| Таблица 2.2 Планируемое распределение бюджета по основным статьям расходов в области водородной энергетики на 2007 финансовый год (по запросу правительства) |
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
| Источник: DOE Hydrogen Posture Plan. 2006. P.15. |
- фундаментальные исследования биологических систем производства водорода (50,6 млн долл.);
- разработка и демонстрация автобуса на топливных элементах и создание соответствующей инфраструктуры (по программе Министерства транспорта, 28 млн долл.).
Затраты по статье Исследования по производству и доставке водорода распределяются в 2007 финансовом году (по запросу правительства) следующим образом:
- производство водорода из природного газа 4,2 млн долл.;
- производство водорода на основе переработки угля 23,6 млн долл.;
- производство водорода с использованием атомных установок 18,7 млн долл.;
- производство водорода из возобновляемых источников энергии 27,6 млн долл.;
- доставка водорода 7 млн долл.
Основными ключевыми ориентирами программы перехода к водородной энергетике являются:
- производство водорода из доступных местных источников по цене 23 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте (с учетом доставки, без учета налогообложения);
- снижение себестоимости распределенного производства водорода из природного газа до 2,5 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте к 2010 г. и до 2 долл. к 2015 г.;
- снижение себестоимости распределенного производства водорода из биомассы до 2,5 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте к 2015 г.;
- демонстрация к 2010 г. возможности получения водорода на основе электролиза воды по себестоимости 2,85 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте; проверка возможности создания к 2015 г. установки по централизованному производству водорода из возобновляемых ресурсов по себестоимости 2,75 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте с учетом доставки;
- создание систем хранения водорода повышенной эффективности для средств транспорта с пробегом более 300 миль;
- создание автомобильных топливных элементов на основе полимерных электролитных мембран, которые вырабатывают энергию по цене 3045 долл. за киловатт и гарантируют 5000 ч работы без дополнительного обслуживания;
- строительство энергетических станций, производящих одновременно электричество и водород из природного газа. В 2003 г. было показано, что такие станции, использующие новые технологии реформинга и очистки, сокращают стоимость производства водорода из природного газа с 5 до 3 долл. за галлон в бензиновом эквиваленте;
- достижение ценового ориентира в 30 долл. за киловатт для автомобильных топливных элементов. Как показали исследования, использование платиновых катализаторов позволит снизить этот показатель с 275 $/кВт (для систем мощностью 50 кВт) в 2002 г. до 110 $/кВт (для систем мощностью 80 кВт) в 2005 г.
Министерство энергетики работает в тесной кооперации с автомобильной промышленностью, производителями энергомашиностроительного оборудования, энергетическими, химическими и строительными компаниями, другими федеральными министерствами и ведомствами, местными органами власти, университетами, национальными научными лабораториями и другими заинтересованными организациями.
Для обеспечения скорейшего получения необходимых результатов в США ведется работа по формированию двух партнерств Министерства энергетики с промышленностью: FreedomCAR для создания автомобилей на водородном топливе и SECA (Solid State Energy Conversion Alliance) для создания твердоокисных (solid oxide) топливных элементов.
В первое партнерство входят Министерство энергетики, члены национального Совета по автомобильным исследованиям (Ford Motor Company, General Motors, Daimler Chrysler) и пять крупнейших энергетических компаний (BP America, Chevron, Conoco Philips, Exxon Mobil и Shell). Партнерство создано для проведения на доконкурентной стадии высокорискованных исследований возможностей перехода на более экологически чистые и экономичные виды топлива.
Штат Калифорния стал инициатором реализации регионального партнерства в области топливных элементов (California Fuel Cell Partnership), в которое наряду с правительственными организациями вошли автомобильные и энергетические компании, а также ведущие разработчики новых технологий.
По прогнозам американских специалистов, в случае успеха запланированных исследований и выведения на рынок новых технологий в 2020 г. автомобили на топливных элементах
позволят сократить спрос на нефть на внутреннем рынке США более чем на 11 млн барр. в день к 2040 г.
2.1.3. Европейская технологическая платформа и национальные проекты европейских стран в области водородной энергетики и топливных элементов
Значительный интерес к альтернативным и возобновляемым источникам энергии проявляется в странах ЕС. Это во многом объясняется отсутствием у них значительных собственных запасов энергоресурсов, необходимых для обеспечения экономического роста. Согласно приводившимся оценкам, зависимость стран ЕС от импорта нефти составляла в 2004 г. около 50%, а к 2025 г. увеличится до 70%, что станет препятствием в реализации целей устойчивого развития. В связи с этим страны ЕС поставили задачу построить в долгосрочной перспективе полностью интегрированную водородную экономику, основанную на использовании возобновляемых источников энергии.
Перспективы водородной энергетики привлекли внимание ЕС еще в 1988 г., когда на проведение исследований в данной области из общего бюджета было впервые выделено 8 млн евро сроком на четыре года. Однако до начала 2004 г. в Европе отсутствовал скоординированный подход в этой области и усилия разных стран в значительной мере дублировались, что вело к неэффективному использованию ограниченных ресурсов.
Между тем успешно решить поставленную задачу, по мнению европейских политиков, можно только путем объединения государственных и частных ресурсов стран союза и достижения четкой координации их использования. Для этого необходимо Европейское партнерство по строительству водородной экономики.
Концепция такого партнерства очерчена в специальном докладе Водородная энергетика и топливные элементы: видение нашего будущего, который был подготовлен и представлен 16 июня 2003 г. Международной аналитической Группой высокого уровня (High Level Group), созданной по поручению Европейской комиссии в октябре 2002 г.
В докладе выделены пять основных видов действий, которые должны обеспечить будущее водородной энергетики:
- формирование политической структуры (political framework), которая откроет дорогу на рынок новым технологиям в широком контексте будущих транспортных и энергетических стратегий и политик;
- выработка общей программы стратегических исследований (Strategic Research Agenda), координирующей и направляющей на европейском уровне программы НИОКР ЕС и отдельных государств;
- выработка и осуществление стратегии развертывания (deployment strategy), обеспечивающей переход от стадии создания прототипа через стадию демонстрации к коммерциализации технологий водородного топлива и формированию трансъевропейской водородной инфраструктуры;
- построение Европейской дорожной карты для водородной энергетики и топливных элементов (European roadmap for hydrogen and fuel cell), которая послужит компасом при переходе в водородное будущее и учитывает различные возможности, устанавливает цели и контрольные показатели для принятия решений при проведении НИОКР, осуществлении демонстраций, инвестировании и коммерциализации водородных технологий;
- создание Европейского партнерства в области водородных технологий и топливных элементов (European Hydrogen and Fuel Cell Technology Partnership), регулируе-
мого Консультативным советом. Задачи совета предоставление рекомендаций, стимулирование инициатив и мониторинг результатов с учетом интересов всех участников программы.
В январе 2004 г. в Брюсселе состоялось первое заседание участников новой программы, которая получила название Европейская технологическая платформа в области водородной энергетики и топливных элементов (European hydrogen and fuel cell technology platform, HFP). Главная цель HFP ускорение развития и развертывания конкурентоспособных европейских энергетических систем и технологий на основе водородных топливных элементов, используемых на транспорте, а также в качестве стационарных и переносных источников энергии. HFP призвана обеспечить эффективную координацию и баланс интересов общеевропейских, национальных, региональных и местных программ и инициатив, активное участие всех заинтересованных сторон. Вот как выглядит перечень этих заинтересованных сторон:
- исследовательское сообщество (связанное как с государственным сектором, так и с частным бизнесом);
- промышленность (в том числе малые и средние предприятия), задача которой состоит в обеспечении целостной системы производства и поставок (включая компоненты, оборудование, создание субсистем, трансфер и практическое использование водородных технологий);
- органы власти на уровне ЕС, отдельных стран, регионов и более мелких территориальных образований, выполняющие в пределах своей компетенции выработку политики в рассматриваемой области, регулирование процессов развития, распространения и непосредственного использования новых водородных технологий;
- финансовое сообщество (банки, венчурные фонды, страховые компании и др.);
- конечные потребители новых технологий;
- институты гражданского общества, задача которых обеспечение понимания в обществе существующих энергетических проблем и роли новых технологий в их преодолении.
Хотя в концепцию HFP заложены принципы гибкости и адаптивности, она не рассчитана на все без исключения секторы экономики и допускает возможность альтернативных подходов и решений.
Водородные программы Японии
Сфера действия программы ограничена, в первом приближении, теми областями, для которых могут быть определены очевидные и значительные выгоды от использования новых технологий.Ожидается, что эффект от развертывания HFP будет определяться следующими основными результатами:
- увеличением инвестиций в сферу НИОКР в области водородной энергетики, обеспечением последовательности европейских усилий в рассматриваемой области за счет выработки общего видения и увязки в общих стратегических рамках на уровне ЕС программ исследований и разработок с инициативами по развертыванию применения новых технологий;
- поддержкой процесса формирования и развития сетей региональных кластеров, оказанием регионам необходимой помощи в эффективном использовании новых технологий;
- выявлением и устранением препятствий для развертывания и облегчения/ускорения выхода на рынок новых водородных (в том числе за счет практической демонстрации возможностей этих технологий) на уровне ЕС, отдельных стран и регионов;
- вкладом в достижение согласованной и последовательной политики и правил регулирования на уровне ЕС с учетом всех существующих рисков и выгод;
- созданием в ЕС более благоприятного климата для исследований и инвестиций в промышленность;
- созданием системы раннего предупреждения лиц, принимающих решения, о меняющихся проблемах сектора водородной энергетики (например, о возникновении инфраструктурных дефицитов или недостатке квалифицированных специалистов) и возможных последствиях для общества;
- ростом понимания в обществе необходимости развития водородных технологий и выбора политики, способствующей максимизации выгод для всех участвующих сторон.
В перечень задач HFP входит организация социальноэкономических и технологических исследований по водородной энергетике в Европе, стимулирование государственных и частных инвестиций на проведение НИОКР, изучение рыночного потенциала водородной энергетики, выявление и содействие формированию энергетической инфраструктуры и услуг, укрепление будущей кооперации как в европейских, так и в глобальных масштабах.
HFP строится на основе продолжающихся и новых национальных и международных проектов в области водородной энергетики, научных и предпринимательских кластеров и сетей и объединяет ряд специальных рабочих органов и инициативных групп, которые по мере необходимости дополняются новыми государственно-частными партнерствами и другими инициативами. Общее ввдение программы и широкие возможности использования полученных результатов обеспечиваются благодаря регулярным встречам участников.
Планируемые ориентиры европейской программы представлены в табл. 2.3.
Примерная организационная схема HFP, действовавшая в 20042005 гг., показана на рис. 2.2.
Ключевыми элементами этой схемы являются управляющие комитеты Программа стратегических исследований (SRA) и Стратегия развертывания (DS) новых технологий. SRA, куда вошел 61 представитель из 16 стран, был нацелен на стимулирование инвестиций в научные исследования и создание реалистичных исследовательских программ, которые должны обеспечить лидирующие позиции Европы в рассматриваемой области.
| Таблица 2.3 Прогнозируемый уровень развития водородных технологий и топливных элементов в странах ЕС к 2020 г. (Snapshot 2020) |
||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
| Источник: HFP Secretariat. HFP_IP_Draft Implementation Plan_OCT 2006. P.8. |
Все основные технологии водородной энергетики и топливных элементов были сгруппированы по пяти главным направлениям:
- производство водорода;
- хранение и распределение водорода;
- использование в стационарных условиях;
- использование на транспорте;
- использование в переносных устройствах.
Рис. 2.2. Примерная структура Европейской технологической платформы (HFP) в 2004-2005 гг.
Шестое направление представляют социально-экономические исследования, связанные с мониторингом и прогнозированием последствий перехода на новые технологии.
С учетом индивидуальной значимости каждого из этих направлений для становления новой экономики, в которой водород и топливные элементы формируют важный энергетический вектор, в рамках SRA осуществлялось распределение финансовых ресурсов на проведение научных исследований.
Поскольку основные направления исследований находятся на ранней стадии формирования, среди них возможно значительное число пересекающихся между собой и взаимодополняющих тем. Это особенно характерно на стадии фундаментальных исследований. Поэтому было принято решение выделять в рамках каждой рассматриваемой области по 16% ее средств на выполнение фундаментальных исследований и на взаимно пересекающиеся работы.
Управляющий комитет DS был сформирован по поручению Консультативного совета HFP из 33 представителей девяти стран с целью разработать стратегию ускорения коммерциализации мобильных, стационарных и переносных применений на основе использования водорода и топливных элементов.
В течение 2004 г. DS сосредоточил свои усилия на определении технологических, социально-экономических и политических вызовов, с которыми сталкивается Европа на пути построения энергетической системы будущего, основанной на использовании водорода в качестве источника энергии, и на формулировании стратегий, дающих наилучшие ответы на эти вызовы. При этом основной акцент был сделан на структурировании необходимых усилий, которые уже осуществлялись в это время. Задачей DS в 2004 г. было получение ответов на фундаментальные вопросы:
- на каком участке технологической траектории развития водородной энергетики находится Европа в настоящее время;
- на каком участке этой траектории Европа может оказаться в 2020 и 2050 гг.;
- каким образом достичь поставленных целей?
Практический подход к решению этой задачи предусматривал:
- написание сценария и определение мер достижения промежуточных результатов 2020 г. на пути к достижению долгосрочных целей 2050 г., сформулированных в докладе аналитической Группы высокого уровня;
- техническую и маркетинговую оценку технологий применения водорода и топливных элементов, включая проблемы производства, хранения, распределения и использования водорода в различных прикладных областях;
- стратегическую и социально-экономическую оценку энергетической системы будущего;
- предложения по стратегии развертывания;
- синхронизацию действий DS с целями и временными рамками SRA.
На базе полученных технологических, стратегических и социально-экономических оценок были проанализированы проблемы, которым следует уделить особое внимание в ходе дальнейшего осуществления стратегии развертывания (gap analysis) новых технологий. В табл. 2.4 представлены выявленные DS основные барьеры на пути развития водородной энергетики в Европе.
В результате был сделан вывод о необходимости совместных действий государственного и частного секторов для ликвидации существующего разрыва между современным состоянием исследований или демонстрируемых прототипов и массовым продвижением на рынок водородных технологий и топливных элементов.
Одновременно были сформулированы общие требования к основным стадиям работ в области водородной энергетики. Они сводятся к следующему.
На стадии разработки прототипа, когда проверяется обоснованность концептуального подхода, достаточно использовать небольшое число образцов/средств транспорта (около 10). В демонстрационных проектах количество опытных образцов/средств транспорта должно быть увеличено до нескольких сотен. Задача этой стадии ускоренное распространение опыта использования быстро прогрессирующих технологий. Параллельно должны быть начаты работы по подготовке промышленных стандартов и их утверждению.
На предкоммерческой стадии для апробации новой технологии должно использоваться несколько тысяч образцов/ средств транспорта. К концу этой стадии должны вступить в силу промышленные стандарты.
| Таблица 2.4 Основные барьеры на пути освоения водородных технологий в Европе |
||||||||||||||
|
На основе имеющегося опыта промышленности по разработке прототипов управляющий комитет DS пришел к выводу о необходимости осуществления практических действий в такой последовательности:
- осуществление крупномасштабных демонстрационных проектов, которые позволяют запустить производство небольшими сериями. В полностью интегрированных проектах некоторые элементы могут находиться на стадии НИОКР и демонстраций, тогда как другие могут перейти уже на стадию коммерциализации (что не дает оснований для их государственного финансирования и финансовой поддержки со стороны ЕС). В этом случае промышленность должна взять на себя инициативу по разъяснению значения новых технологий для широких слоев общества (сфокусированные крупномасштабные демонстрационные проекты);
- в тесном взаимодействии заинтересованных бизнес-групп и финансовых кругов осуществляется разработка программ по выведению новой продукции (технологии) на рынок и снижению ее себестоимости (проводится параллельно с крупномасштабными демонстрационными проектами);
- разрабатываются нормы регулирования, правила и стандарты, позволяющие проводить полевые испытания и ранний выход на рынок компонентов и систем на основе новых технологий (проводится параллельно с крупномасштабными демонстрационными проектами);
- готовятся политические рамочные программы, стимулирующие развертывание новых технологий и способствующие государственному и частному инвестированию в новые технологии, представляющие практическое руководство для определения политики в отношении этих технологий на уровне отдельных стран и регионов с целью обеспечения четкой согласованности между общеевропейским видением и стратегиями поддержки на местном уровне;
- подготавливается вывод новых технологий на ранние и узкие нишевые рынки, необходимый для построения моста между демонстрационной деятельностью и формированием самостоятельно развивающихся рынков.
После выработки стратегии развития водородной энергетики Консультативный совет в 2005 г. одобрил новую структуру Европейской технологической платформы (HFP). Ее главной целью стала теперь подготовка к реализации намеченной стратегии. В связи с этим два управляющих комитета были объединены вместе с инициативными группами в один Комитет по осуществлению программы (Implementation Panel, IP). В него вошел 121 представитель из 18 стран.
Новая структура Европейской технологической платформы показана на рис. 2.3.
При подготовке 7-й Рамочной программы ЕС в августе 2006 г. европейские промышленные круги выступили с инициативой реализации в рамках Европейской технологической платформы в области водородной энергетики и топливных элементов новой Совместной технологической инициативы (Joint Technology Initiative, JTI). Ее цель создание на европейском уровне нового механизма государственно-частного партнерства в области водородной энергетики и топливных элементов, нацеленного на коммерциализацию новых технологий в период 20102020 гг. Правовой формой такого партнерства могут стать совместные предприятия, принадлежащие ЕС (представленному Европейской комиссией) и промышленным компаниям. Предполагается, что новая инициатива будет первоначально действовать в течение семи лет, начиная с 1 января 2007 г., с возможностью последующей пролонгации в зависимости от достигнутых результатов.
Суммарный объем государственного финансирования работ в области водородной энергетики в странах ЕС оценивается сегодня на уровне 320350 млн евро в год. Значительная часть исследований и разработок в этой области поддержива-
ется через рамочные программы ЕС. Начиная с 1980-х годов на эти цели было израсходовано около 500 млн евро, в том числе в ходе реализации 6-й Рамочной программы (2002 2006 гг.) 300 млн евро. Ожидается, что общие расходы государственного и частного секторов стран ЕС на реализацию принятой в 2006 г. стратегии развития водородной энергетики на период 20072015 гг. составят около 6734 млн евро.
Помимо интеграции усилий в рамках ЕС страны-члены осуществляют ряд программ в области водородной энергетики и топливных элементов на национальном и региональном уровнях.
В частности, Министерство транспорта Германии объявило в 2006 г. о намерении инвестировать в течение десяти ближайших лет 500 млн евро в разработку транспортных средств на водородном топливе. Правительство поддерживает партнерство по развитию новых технологий (Clean Energy Partnership), в которое входят четыре крупнейших автопроизводителя (DaimlerChrysler, BMW, Ford и GM-Opel).
Норвегия планирует построить в 2009 г. водородную дорогу протяженностью 580 км между городами Осло и Ставангер. Реализацией этого проекта занимается государственно-частное партнерство HyNor. Ожидается, что к 2012 г. инфраструктура этой дороги войдет в сеть водородных заправочных станций на юго-западе Скандинавии, в создании которой примут участие Швеция и Дания.
В Исландии функционирует совместное предприятие по содействию использованию водорода в качестве топлива на транспорте с участием правительства и академических институтов (51%), компаний Shell Hydrogen (16%), DaimlerChrysler (16%) и Norsk Hydro (16%).
Водородные программы Японии и других стран Азиатско-Тихоокеанского региона
Япония поддерживает работы в области водородной энергетики с начала 1980-х годов. В 1993 г. она провозгласила свою национальную программу в области водородной энергетики (World Energy Network, WE-NET), которая осуществлялась вплоть до 2002 финансового года. В рамках этой программы был выполнен ряд краткосрочных и долгосрочных проектов в области отработки технологии производства, хранения, транспортировки и использования водорода, а также разработаны три типа заправочных станций.В 2002 г. началась реализация нового национального водородного проекта, в задачи которого входят, в частности, отработка вопросов безопасности применения водородных технологий, подготовка к коммерциализации транспортных средств на основе водородных топливных элементов и формирование необходимой для этого в краткосрочной перспективе инфраструктуры. Конечная цель проекта полная коммерциализация водородных топливных элементов и создание необходимой для этого инфраструктуры к 2020 г.
Согласно публиковавшимся оценкам, расходы Министерства экономики, торговли и промышленности Японии (METI) на НИОКР в области водородной энергетики и топливных элементов увеличились со 107 млн долл. в 2001 г. до 324 млн долл. в 2005 г.
В 1999 г. в целях координации усилий правительства, промышленности, национальных исследовательских институтов и академических кругов в Японии была учреждена Группа советников по стратегии освоения и коммерциализации водородных топливных элементов (Fuel Cell Strategy Advisory Panel, FCSAP). Эта группа установила в качестве ориентиров развития водородной энергетики в Японии следующие основные показатели, представленные в табл.
2.5.
В 2002 г. началось осуществление проекта по демонстрации и испытанию транспортных средств и стационарных применений на основе топливных элементов (Japan Hydrogen and Fuel Cell Demonstration Project). Для этого был построен специальный парк с демонстрационным залом, гаражом и заправочной станцией. В 2003 г. в Токио и Йокогаме открылись пять запра-
| Таблица 2.5 Целевые ориентиры развития водородной энергетики в Японии |
||||||||||||
|
Среди участников проекта крупнейшие японские и иностранные автомобильные производители: Toyota, Honda, Nissan, General Motors и DaimlerChrysler. В 2003 г. к проекту присоединились Mitsubishi Motors и Suzuki.
В Китае в 2006 г. создан первый легковой автомобиль на водородных топливных элементах на основе разработок JK Technologies, университета Tsinghua и автомобильной компании Chery. Участник китайской делегации на конференции Национальной водородной ассоциации в Калифорнии в 2006 г. заявил, что к 2020 г. в десяти крупнейших городах страны будет эксплуатироваться 20 тыс. автобусов на топливных элементах. Созданный в 2001 г. 12-местный опытный образец автобуса на основе полимерных электролитных мембран развил предельную скорость 90 км/ч.
Тайвань ведет работы в области водородной энергетики с 1989 г. В 2002 г. для адаптации новых технологий правительство и промышленность учредили совместное Партнерство в области топливных элементов Fuel Cells Partnership.
Большое внимание освоению возможностей водородной энергетики уделяется в Индии. В частности, здесь принята национальная дорожная карта освоения новых технологий до 2020 г., для реализации которой формируются частногосударственные партнерства. Создан и совершенствуется ряд демонстрационных образцов водородных энергетических установок различной мощности.
Республика Корея осуществляет Программу высокоэффективного производства водорода (High efficient Hydrogen Production Program). В июне 2003 г. был открыт Центр НИОКР XXI в. в области водородной энергетики (21st Frontier Hydrogen RD Centre). Правительство разрабатывает национальный план и стратегии по дальнейшему развитию технологий водородной энергетики и топливных элементов.
Таиланд финансирует НИОКР в области топливных элементов с 1999 г. Правительство Малайзии учредило Национальный институт топливных элементов при Университете Kebangsaan.
Правительство Австралии выступило заказчиком национального исследования в области водородной энергетики и в настоящее время разрабатывает меры по выполнению полученных рекомендаций. Одна из них предлагает создать Австралийскую водородную организацию для развития сотрудничества всех заинтересованных институтов общества.
Долгосрочные прогнозы развития водородной энергетики
О ставках в борьбе за лидерство на мировом рынке новых технологий свидетельствует опубликованный в 2002 г. прогноз PricewaterhouseCoopers, согласно которому глобальный спрос на все виды водородных топливных элементов (для стационарных и переносных применений, а также для применения на транспорте) достигнет 46 млрд долл. к 2011 г. и 2,5 трлн долл. к 2021 г.Принимая во внимание возможность того, что энергетика пойдет по качественно новому пути развития, специалисты Международного института прикладного системного анализа в Австрии и Токийской энергетической компании модифицировали разработанную ранее и получившую широкую известность долгосрочную модель развития энергетики для оценки последствий широкого распространения водородного топлива. Результаты этих исследований опубликованы в 2002 г., еще до появления крупномасштабных программ США и ЕС в области водородной энергетики .
В качестве базового был выбран сценарий В1Н2, ориентированный на постепенное сокращение использования в глобальных масштабах традиционных ископаемых энергоресурсов. Последние по сценарию сохранят свою доминирующую роль в качестве первичных источников энергии вплоть до 2050 г., однако за это время произойдет структурный сдвиг от нефти и угля в сторону газа.
Природный газ в свою очередь станет промежуточным звеном к переходу во второй половине XXI в. к глобальной энергетической системе нового типа, использующей альтернативные источники. В этот период ожидаются значительные структурные изменения, связанные с распространением возобновляемых источников энергии, в особенности биомассы, и децентрализацией энергетической системы. Энергоемкость единицы ВВП будет ускоренно снижаться, поскольку в экономике начнется сдвиг к менее энергоемким и материалоемким видам деятельности, получат широкое распространение улучшенные и более эффективные технологии.
На глобальном уровне энергоемкость конечного потребления энергии (final energy intensity) на отрезке времени с 1990 по 2100 г. будет снижаться в среднем со скоростью 2% в год.
По сравнению с традиционными энергоносителями водород имеет два явно выраженных преимущества. Во-первых, он является экологически чистым источником энергии, во-вторых, его запасы в природе практически неисчерпаемы.
На рис. 2.4 приведены основные источники водорода для использования в промышленных целях в перспективе до 2100 г.
Водородный всеобуч в России
Экспертный совет МИРЭА подчеркивает, что для нашей страны значение этих инноваций особенно велико из-за трудностей коммуникации на территории, где абонентов разделяют не только пространство, но и 12 часовых поясов. Новые МПК и доступные ресурсы грид-компьютинга укрепят межличностные контакты и социальные отношения внутри страны, откроют путь к массовому водородному движению молодежи, которая жизненно заинтересована в том, чтобы сохранить природную среду для устойчивого развития новых поколений.С 2000 г. российские компании проводят комплекс подготовительных работ по строительству в ближайшее время глобальной информационно-коммуникационной сети с использованием маршрута прокладки оптоволоконного кабеля между Европой, Азией и Америкой по дну арктических морей. Понятно, что это возможно благодаря уникальному геогра-
фическому расположению нашей страны. Проект трансконтинентальной сети получил поддержку в отечественных и зарубежных научных и промышленных кругах, и Россия может стать влиятельным участником преобразования мировой сферы ИКТ.
В достижении технического прогресса на указанных направлениях наша страна, как считают эксперты Соколиной Горы, может и должна сыграть первостепенную роль. На это работают и ее геополитическое положение, и наличие высококвалифицированных специалистов и технологических традиций. Конечно, как и в сфере водородной энергетики, здесь должно быть предусмотрено правовое регулирование, включая законодательное, касающееся защиты интеллектуальной собственности, охраны государственных и коммерческих тайн, ряда других аспектов. Как показывает мировой опыт, наиболее эффективным способом защиты национальных интересов в сфере коммерциализации интеллектуальной собственности, в частности высоких технологий, определяющих энергетическую, экологическую и экономическую безопасность страны, а также развитие водородной энергетики, является организация государственно-частного партнерства для ведения соответствующей инновационной деятельности.
Именно такой подход выдерживается и в отношении разработки и реализации Национальной водородной программы.
Водородный всеобуч в России
Логика экономического подъема в условиях нарастающей глобализации подсказывает, что основной составляющей устойчивого развития в наше время становится экологически чистая энергетика, в данном случае водородная как наиболее перспективная. В условиях перехода к шестому технологическому укладу водород как топливо и энергоноситель придает водородной энергетике лидирующее положение среди других экологически чистых видов энергии.Этой особенностью, а также сложностью продвижения нашей страны к водородной экономике, которое возможно лишь при сознательном участии производителей и потребителей новой энергии, обусловлена объективная необходимость водородного всеобуча. Отсюда вытекает и его полифункциональность, позволяющая в настоящее время представить водородный всеобуч как:
- важнейшее направление обучения населения страны основам водородной и других экологически чистых видов энергии;
- непременное условие массовой коммерциализации водородной энергетики и необходимая предпосылка перехода к водородной экономике;
- ключевое звено в привлечении населения к обеспечению энергоэкологической безопасности в целях решения приоритетных национальных проектов;
- новый интеллектуальный фактор, раскрывающий потенциал инновационного прорыва страны в ХХ! в.;
- средство установления и расширения новых межличностных связей на местном, региональном, национальном и международном уровнях в целях устойчивого развития в гармонии с национальными и общечеловеческими ценностями.
В будущем эти важнейшие функции водородного всеобуча могут видоизменяться, терять актуальность или дополняться новыми в зависимости от конкретных условий экономического развития, однако в обозримой перспективе они выступают с достаточной определенностью.
Водородный всеобуч как важнейшее направление обучения населения основам водородной и других экологически чистых видов энергии прежде всего должен охватить учащихся и все деятельное население страны в форме государственного и/или частного обучения по единым программам, обеспечивающим в дальнейшем единство действий в сфере водородной энергетики.
Содержание водородного всеобуча базируется на программе, которая придает магистральное направление всему водородному обучению в системе среднего, среднего технического и высшего образования РФ и вместе с тем вполне доступна для всех слоев деятельного населения со средним образованием. Программа содержит основные сведения о водородной энергетике (получение, транспортировка, хранение и применение водорода, обеспечение его безопасности, энергосбережение и т. д.), которые сравнимы с уровнем среднего образования, однако не входят в учебный план и поэтому в настоящее время часто неизвестны даже выпускникам вузов.
Всеобуч как важнейшее водородное направление образования концентрирует в себе основную проблематику, связанную со всеми другими восполняемыми источниками энергии (солнца, ветра, земли, океана и др.), включает основы знаний о высоких технологиях, применяемых для экологически чистого использования невосполняемых источников энергии (угля, нефти, газа), а также раскрывает их роль и значение в устойчивом развитии и инновационном прорыве России в условиях шестого технологического уклада.
Рассматривая всеобуч как непременное условие массовой коммерциализации водородной энергетики, обычно подразумевают два этапа коммерциализации: начальный этап, когда в ней участвуют государство, крупные и средние компании, и массовый этап, когда к ней подключаются широкие массы потребителей. Это государственные служащие, работники образовательных учреждений и малых предприятий, другие слои населения, которые первыми осваивают новую энергетику в отдельных отраслях и регионах страны.
Всеобщее обучение, несомненно, является непременным условием их участия.
Переход к водородной экономике без всеобщего обучения вообще невозможен. Населению надо заранее объяснить все преимущества и особенности экономики, основанной на новой энергии, чтобы оно было готово к ней и ожидало ее.
Надо заранее обучить всех основным правилам использования альтернативной энергии, научить технике безопасности, а иначе водородная энергетика встретит массовое сопротивление, и рынок ее отвергнет.
Всеобуч является ключевым звеном обеспечения устойчивого развития, потому что привносит в экологическое движение два новых существенных элемента. Во-первых, ноосферную программу сохранения природной среды на планетарном уровне и, во-вторых, сознательное участие в ее осуществлении всего населения. Всеобуч призван объяснить, что экологически чистая энергетика не просто отодвигает на время, а снимает в целом проблему глобальной климатической катастрофы.
И более того, он способен обеспечить сознательное и деятельное участие населения в переходе к новой экологической эпохе, связанной с устойчивым развитием на неограниченный срок.
Всеобуч выступает как новый интеллектуальный фактор,
раскрывающий потенциал инновационного прорыва в России, потому что настраивает менталитет нашего общества на новые прорывные технологии ХХІ в., которые так или иначе концентрируются вокруг водородной энергетики. Это должно оказывать определенное консолидирующее влияние на все слои образованного населения от деятелей науки и культуры до инженеров, педагогов, менеджеров, технической и гуманитарной молодежи, на все подрастающее поколение.
И далее инициировать массовую интеллектуальную работу в русле стратегии инновационного прорыва России в ХХІ в. поиск новых идей, технологий, разработку проектов и других конкретных решений в этой области.
Наконец, как средство установления новых связей водородный всеобуч резко расширяет и углубляет оптимистические межличностные связи населения на всех уровнях, начиная со школы и до глубокой старости, а учитывая Интернет, открывает широкие возможности для развития таких связей в глобальном масштабе. В современных условиях водородный всеобуч предстает перед миром как своего рода метатехнология гуманистического общения, которая при ближайшем рассмотрении взамен абстрактных общечеловеческих ценностей несет людям вполне осязаемые, конкретные и понятные всем общечеловеческие ценности ценности жизни в ладу с природой.
Реализацию основных функций водородного всеобуча обеспечивает прежде всего его живая связь с наукой. С учетом этого УМНИЦ Соколиная Гора как научно-образовательный центр, развивающий интеграцию образования, исследований и инноваций (треугольник знаний), в рамках заявленной творческой конкуренции ведет более 50 инновационных проектов, которые в настоящее время находятся на разных стадиях разработки и реализации.
Независимые творческие группы из России, Белоруссии, Казахстана, Украины разрабатывают новые технологии изготовления материалов из платиновых металлов в виде наночастиц и каталитических систем.
Экспертизу, патентование и лицензирование новых научно-технических проектов осуществляет Экспертный совет МИРЭА по высоким технологиям. По этим проектам возможно совместное производство водородных устройств с последующим внедрением в промышленность.
Приоритетными направлениями этих проектов (их реализация намечена на ближайшие годы) являются:
- исследования по поиску и получению материалов для твердооксидных и портативных топливных элементов;
- разработка и освоение выпуска нанокомпозитов на основе платиноидов для решения проблем экологии и оздоровления населения;
- разработка автономных водородно-кислородных энергоустановок средней и малой мощности (до 10 кВт);
- организация и проведение открытых конкурсов-проектов по актуальным проблемам водородной энергетики.
Ряд актуальных проектов выполняется с участием студентов. Водородный клуб МИРЭА создает свои экспериментальные студенческие научные лаборатории (ЭСНЛ).
В некоторых из них принимают участие старшеклассники из подшефных школ МИРЭА.
Научно-технические проекты Соколиной Горы тесно смыкаются с проектами по водородному обучению. Обучение водородной энергетике в России возможно в трех основных формах корпоративной, государственной и всеобщей, которые постоянно совмещаются, переходят одна в другую.
Причем каждую из них можно дополнить еще и самообразованием, личным и/или групповым, в том числе семейным. Хотя считается, что основа водородного обучения это самообразование, наиболее эффективной пока выглядит клубная форма обучения.
Между различными формами обучения есть только одна четкая граница финансовая (бюджетные и внебюджетные формы). Так, в ходе корпоративного обучения можно использовать те же программы, учебные планы, методы и средства обучения, что и в государственной системе образования.
Однако в целом обучение водородной энергетике в стране должно осуществляться на основе государственной программы, обеспечивающей всем принятым формам обучения единые достоверные знания основ экологически чистой энергетики, что крайне важно в целях коллективного практического применения этих знаний.
В современных экономических и социальных условиях, сложившихся в нашей стране, в проведении водородного всеобуча на практике условно можно выделить четыре этапа. Первый этап (инициативный) осуществляется еще до разработки и принятия соответствующей государственной программы, а три последующих в соответствии с намеченной государственной программой. Особенности этапов:
- инициативный этап проходит избирательно в разных местах и в разное время, осуществляется инициаторами водородного всеобуча, обеспечивает кадровую и информационную поддержку пионерным проектам; в рамках подготов -ки государственной программы позволяет выявить, оценить и усовершенствовать отдельные элементы будущей системы всеобуча;
- предварительный этап происходит в заранее определенных местах и в определенное время, осуществляется в соответствии с государственной программой ее отдельными участниками, позволяет практически проверить и уточнить заложенные программой системные связи;
- становление системы происходит повсеместно, время и порядок работы определяются государственной программой для всех ее участников, в результате с учетом неизбежных уточнений самой программы складывается оптимальная система водородного всеобуча;
- система в действии завершающий этап. Он не имеет ограничений в продолжительности, происходит повсеместно и непрерывно в соответствии с поставленными целями, осуществляется участниками государственной программы водородного всеобуча, которая на практике периодически корректируется с учетом новых требований жизни.
Указанные этапы во многом зависят не только от степени развития самого водородного всеобуча в стране, но и от того, как будут развиваться водородная энергетика и экономика, а также экологическая обстановка в России и во всем мире.
Государственное обучение. Водородный всеобуч, программы и методика которого разрабатываются в рамках Соколиной Горы, в первую очередь призван охватить государственный сектор.
Обучение в этом секторе включает государственных служащих и все деятельное население страны (кроме специалистов, обучаемых корпорациями), а также обучение учащихся и других слоев населения, нуждающихся в социальной поддержке.
Проектами Соколиной Горы предусматривается, что обучение государственных служащих в Российской академии государственной службы при Президенте РФ, в ее региональных отделениях и филиалах (всего система охватывает 135 тыс. обучающихся) основам водородной энергетики предшествует массовой коммерциализации, по существу являющейся переходом к водородной экономике. Государственное обучение в целом готовит к этому переходу производственную сферу, ее инфраструктуру и все деятельное население страны.
Обучение охватывает сначала руководителей, а затем всех работников не только самих государственных ведомств, но и тех учреждений, которые находятся в их ведении.
Ведомственное обучение необходимо вводить уже в ближайшем будущем федеральным, региональным и муниципальным ведомствам, прежде всего в регионах пионерного освоения водородной энергетики, за счет их собственных бюджетных средств. Оно должно проходить по единой для всех государственной учебной программе (основы новой энергетики, правила пользования, техника безопасности, энергосбережение и т. д.), дополненной специальными курсами, отражающими ведомственную и региональную специфику.
Основы водородной энергетики в рамках государственного обучения, согласно проектам Соколиной Горы, осваиваются по следующим базовым специализациям: отраслевая, экологическая, экономическая, педагогическая, научно-техническая. Каждая из этих базовых специализаций имеет существенные особенности и в свою очередь состоит из единого общего курса и нескольких спецкурсов для различных групп работников ведомств и учреждений.
Так, проект базовой педагогической специализации, кроме общего спецкурса, включает водородные курсы для преподавателей вузов и средних технических учебных заведений по всей номенклатуре утвержденных в стране специальностей, учителей младших и старших классов, в том числе предметников, классных руководителей, организаторов тематических кружков, клубов с учетом профессиональных задач всех групп.
Обучение основам водородной энергетики учащихся и других слоев населения, которые нуждаются в социальной поддержке, согласно проектам Соколиной Горы, должно проходить или одновременно с обучением государственных служащих (в системе образования), или по мере их привлечения к реализации конкретных проектов. В конечном счете всеобщее обучение должно охватить все население страны, включая пенсионеров, инвалидов и т. д.
Всеобуч, таким образом, осуществляется в системе среднего, среднего технического и высшего образования, а также в семье, по месту жительства и отдыха. В настоящее время его инициируют учреждения системы образования и науки (как государственные, так и негосударственные), общественные и некоммерческие структуры, средства массовой информации, частные лица, сотрудничающие с Соколиной Горой.
Проектами предусматривается, что обучение учащихся, других слоев населения ведется преимущественно за счет государства, но с привлечением средств корпораций, общественности, частных лиц. Программы дифференцируются в зависимости от групп обучаемых и существенно отличаются по содержанию.
На основе анализа современного состояния системы образования в России и первого практического опыта водородного всеобуча, инициированного МИРЭА, можно сделать вывод, что специальность и специализация Водородная энергетика, как и в целом система водородного всеобуча, тоже должны вводиться поэтапно.
Специальность по решению Министерства образования и науки может без особых затруднений вводиться в энергетических и других вузах, на факультетах и кафедрах, многие годы профессионально занимающихся этой проблемой. Включение же новой специальности (и/или специализации) теми вузами, факультетами и кафедрами, которые прямо не связаны с энергетикой, но близки к ней, конечно, потребует большего времени.
Но это тоже решаемо, причем в сжатые сроки.
Сложнее обстоит дело с дополнительной специализацией,
которая должна стать общей для всех других технических и гуманитарных учебных заведений. Понятно, что она не нужна ни вузам, ни техникумам энергетического или близкого к нему направления, но при этом крайне необходима другим учебным заведениям.
Однако в настоящее время немедленное и повсеместное введение дополнительной специализации по водородной энергетике в систему среднего, среднего технического и высшего образования в нашей стране заведомо обречено на неудачу. Главное препятствие в том, что дополнительная специализация не может вводиться иначе, как в дополнение к основной специальности, что весьма затруднительно в условиях перегруженности учебных программ.
Есть все основания полагать, что дополнительная специализация вызовет сопротивление значительной части преподавателей основной специальности и самих учащихся.
Ввиду этого проекты введения новой, дополнительной специализации в системе высшего образования разрабатываются в рамках Соколиной Горы с учетом того, что переход к водородной энергетике в России пока еще только намечается и что к нему в вузах преимущественно негативное отношение.
В этих условиях, тем не менее, по согласованию с Министерством образования и науки РФ в рамках Соколиной Горы ученые и преподаватели МИРЭА совместно с коллегами из других российских вузов готовят необходимые методические материалы для введения в России специальности и специализации Водородная энергетика.
В профильных вузах и на факультетах (энергетических, химических и других) системы высшего образования в проектах Соколиной Горы намечены следующие уровни обучения: стажеры (повышение квалификации), аспиранты, специалисты, магистры, бакалавры. Одновременно определяется последовательность введения специальности и специализации, в том числе с использованием дистанционного, очного, вечернего и заочного обучения.
По каждому уровню и форме обучения готовятся свои проекты.
Вся эта система обучения проектируется Соколиной Горой для государственных нужд, но при этом легко вписывается в корпоративное и частное обучение на договорной основе. Такой подход может заинтересовать и вузы других стран, образовавшихся на территории бывшего СССР, тем более, что некоторые педагоги вузов и академических институтов этих стран разрабатывают свои образовательные проекты в области водородной энергетики в контакте с Соколиной Горой.
В сложившихся условиях наиболее эффективной, по мнению экспертов, является избирательная подготовка по программе дополнительной специальности в сфере водородной энергетики на добровольных началах и в неакадемической форме (клубах, кружках, секциях и т. д.). Первый опыт продвижения проектов УМНИЦ показал, что специализацию целесообразно вводить прежде всего в учебных заведениях, которые имеют энергетическую, химическую, экологическую, педагогическую, журналистскую, культурологическую и социологическую ориентацию.
Так, студенты кафедры информатизации журналистики на факультете кибернетики МИРЭА приняли новую специализацию, когда она была представлена в клубной форме. Здесь для кибернетиков дополнительно к их основной специализации, связанной с применением автоматизированной обработки информации в СМИ введена вторая, дополнительная специализация и к ней учебное пособие по проблеме Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ.
Причем вторая специализация введена в рамки действующих учебных программ и планов по основной специализации без дополнительных часов.
Проект реализуется в целом успешно. Собранные в учебном пособии материалы по истории, современному состоянию и перспективам водородной энергетики достаточно тттиро-ко используются на лекциях и семинарах, в лабораторных и курсовых работах, при выполнении дипломных проектов.
В связи с этим эксперты МИРЭА рекомендуют использовать опробованный УМНИЦ метод свободного распределения информации по основам водородной энергетики при разработке и реализации проектов введения дополнительной специализации во всех гуманитарных вузах.
Водородный всеобуч в школах по проекту Соколиной Горы проводится в порядке эксперимента (прежде всего в подшефных школах МИРЭА) с ориентацией на Москву и другие крупные промышленные центры, а также экологически перегруженные регионы России и других стран СНГ с русскоязычными школами.
По мнению некоторых специалистов, это рискованный эксперимент, поскольку для таких проектов еще не созрели благоприятные условия. Действительно, в российской средней школе до настоящего времени водородная энергетика почти неизвестна ни учителям, ни школьникам.
То же самое наблюдается и в семьях школьников. В силу этого к альтернативной энергии, строго говоря, еще не сложилось никакого отношения ни положительного, ни отрицательного.
Однако это не причина отказываться от проектов, а скорее наоборот основание для того, чтобы активнее продвигать их в жизнь, учитывая, однако, реальную ситуацию с перегруженностью программ и преподавателей.
В связи с этим проекты водородного всеобуча в настоящее время предлагаются лишь тем школам-лидерам, где учителя и ученики в них как-то заинтересованы. В первую очередь это школы и колледжи, которые ориентируются на профильные технические вузы. Водородные проекты находят себе место и в школах гуманитарного направления, для которых основной ориентацией являются экономика, журналистика, педагогика, экология, краеведение и т. д.
Для подшефных школ МИРЭА по проекту Соколиной Горы при финансовой поддержке Фонда интеллектуальных технологий подготовлено первое в России и других странах СНГ учебное пособие по истории, состоянию и перспективам водородной энергетики Энергия будущего. В подшефных школах МИРЭА по нему проводятся занятия по водородной энергетике. Есть основания полагать, что данное пособие может стать для школьников средством профессиональной ориентации, а затем и неформальных познавательных связей со студентами технических университетов. При подготовке пособия было учтено, что перспективы водородной энергетики не только не изолируют Россию от всего мира, но, наоборот, находят ей достойное место в числе экономически развитых стран.
И это особенно важно для той части молодого поколения, которое стремится к вершинам знаний и личных успехов.
Корпоративное обучение специалистов в сфере водородной энергетики проводится избирательно, по мере необходимости, некоторыми заинтересованными компаниями в рамках специальных курсов, стажировок или курсов повышения квалификации специалистов. Обучение ведется за счет компаний и по их программам.
С учетом этого в УМНИЦ планируют коммерчески эффективную систему подготовки и переподготовки кадров для отдельных компаний из России и других стран.
Соколиная Гора имеет возможность по ценам значительно ниже, чем в Европе, привлекать необходимые кадры преподавателей, в том числе из Евросоюза, использовать для занятий помещения и аппаратуру, обеспечивать необходимые условия для проживания преподавателей и слушателей.
Журнал «Водородный всеобуч»
Жюри конкурса совместно с Экспертным советом МИРЭА по высоким технологиям организует инновационно-технологическую, экономическую и экологическую экспертизу проектов.Требования к работам и их экспертиза. Представляемые на конкурс работы должны содержать оригинальные научнотехнические решения.
Желательны также маркетинг-про -гноз, оценки экономического, социального и экологического эффекта от внедрения представленных инноваций.
Первый тур: рассмотрение проектов в МИРЭА и в заинтересованных регионах в следующих номинациях: 1) щелочные топливные элементы; 2) твердополимерные топливные элементы; 3) твердооксидные топливные элементы; 4) портативные топливные элементы; 5) оригинальные предложения по созданию автономных энергоустановок; 6) предложения и проекты по развитию водородного всеобуча; 7) инициативные работы в рамках общей тематики конкурса.
Отобранные проекты докладываются на специальном заседании круглого стола международной конференции Водородная энергетика будущего: регионы и отрасли с участием представителей Водородного клуба МИРЭА.
Второй тур: определение победителей конкурса научноизобретательских проектов и их награждение.
Третий тур: открытый конкурс инновационных проектов для инвесторов с подведением итогов на Петербургском экономическом форуме.
Журнал Водородный всеобуч
Тематика: основы водородной энергетики история, современное состояние, перспективы развития, техника безопасности. Распространение по подписке, в первую очередь в системе образования России и других стран СНГ Периодичность один раз в месяц.
Тираж массовый. Язык русский.
Журнал рассчитан на широкий круг читателей, которые преподают или изучают основы водородной энергетики. Охватывает все формы водородного всеобуча в семье, школе, техникуме, вузе, учреждении, на предприятии, по месту жительства.
Публикует материалы познавательного, методического и информационного характера.
Особое внимание уделяет обучению основам водородной энергетики и технике безопасности государственных служащих, специальности и специализации в области водородной энергетики бакалавров, магистров, инженеров и аспирантов.
Активно поддерживает самообразование и групповое обучение основам водородной энергетики, в том числе клубное. Водородный клуб МИРЭА привлекает к сотрудничеству с журналом свои филиалы в школах и вузах Москвы и в других университетских центрах России и стран СНГ В 2006 г. вышли первые три пилотных номера.
5. Журнал Евролидер
Проектом предусмотрен выпуск цветного иллюстрированного журнала для молодых ученых, менеджеров, специалистов, изобретателей, аспирантов, студентов, учащихся колледжей России и других стран СНГ
Специализация: информационная. Журнал представляет русскоязычным читателям лидеров европейского рынка высоких, прежде всего водородных технологий: ведущие компании, их путь к успеху, деятельность, товары (услуги), перспективы.
Периодичность: один раз в месяц. Язык основного издания русский, резюме главных статей на английском.
Возможны издания на белорусском, казахском, украинском и других языках, принятых в странах СНГ Формат А4, бумага глянцевая, тираж от 5 тыс. экземпляров.
Освещаются получающие распространение в европейских странах новейшие стандарты и достижения в инновациях, которые при их быстром освоении в России могут серьезно поднять потенциал отечественной промышленности. Особое внимание уделяется экологическим стандартам ЕВРО.
Формально связанный с европейским рынком журнал по существу выходит со своей информацией далеко за его пределы. Это важно, поскольку по проектам водородной энергетики и ряда других прорывных технологий на европейском рынке лидируют компании США, Японии и других неевропейских стран.
Журнал призван содействовать развитию совместной научно-образовательной, информационной и культурно-просветительской деятельности, связанной с проектами в сфере водородной энергетики в экологически перегруженных промышленных центрах России, в других странах СНГ и Европы.
В рамках Ассоциации TIME предусмотрено сотрудничество с широкими кругами гражданского общества в сфере образовательной деятельности по использованию водорода в качестве экологически чистого энергоносителя. Такое сотрудничество может осуществляться и с соответствующими гражданскими институтами США, Японии, Китая, Австралии, Индии и других стран, придающих серьезное значение глобальным экологическим проблемам.
6. Информационное агентство Auto-H2
Проект предусматривает создание сетевого специализированного информационного агентства для систематического распространения информации, освещающей в России и других странах СНГ становление и развитие мирового рынка водородных автомобилей. Это направление особенно актуально в связи с перспективой выхода международных лидеров водородного автомобилестроения на рынок России, особенно в условиях ВТО.
Агентство ориентировано на элитных покупателей, заинтересованных в приобретении престижных экологически чистых автомобилей будущего, на менеджеров, маркетологов, специалистов в области водородной энергетики, молодых ученых, аспирантов, студентов, а также на учащихся в системе водородного всеобуча.
Информация Агентства будет представлена на сайте Водородного клуба МИРЭА, в клубных журналах Водородный всеобуч и Евролидер, в других средствах массовой информации.
Планируется, что Агентство будет поддерживать деловые контакты с ведущими мировыми фирмами, занимающимися развитием водородного автотранспорта, включая строительство водородных автострад, водородных заправок, сдачу в арену водородных автомобилей и т. п.
Особым направлением деятельности Агентства станет информационная поддержка создания кружков моделирования водородных автомобилей в школах и колледжах системы среднего образования, проведения конкурсов и соревнований по этому виду моделирования. Все эти мероприятия могут проводиться в рамках филиалов водородных ЭСНЛ в России и других странах СНГ и Европы.
Перспективное направление продвижение уже имеющихся в продаже на мировом рынке моделей водородных автомобилей в качестве учебных пособий для продвинутых школ в России и других странах СНГ
7. Серия брошюр Энергия будущего
Проект предусматривает издание серии популярных брошюр, освещающих историю, состояние и перспективы водородной энергетики и водородной экономики применительно к основным предметам, изучаемым в школах, колледжах, техникумах и других учреждениях системы среднего и среднего специального образования в России и других странах СНГ
Брошюры формируются по итогам открытого творческого конкурса, в котором участвуют все желающие русскоязычные авторы. Серия рассчитана на учащихся, их родителей и людей старшего возраста, в том числе домохозяек, пенсионеров и других лиц со средним образованием.
В настоящее время в разработке находятся 17 брошюр различной тематики. Условия конкурса допускают, что его участник может присылать любое количество материалов, однако каждый из них должен быть оформлен отдельно.
Конкурс проходит в три этапа. На первом этапе лучшие материалы (статьи) будут опубликованы на сайте Водородного клуба МИРЭА для обсуждения на форуме сайта. На втором этапе будут публиковаться брошюры серии Энергия будущего.
На третьем этапе лучшие материалы будут выдвинуты на конкурс Водородной энциклопедии нового научно-популярного издания.
8. Водородная энциклопедия
Проект предусматривает публикацию популярного энциклопедического издания по водородной энергетике и водородной экономике, рассчитанного на детей и взрослых. Подготовка издания ведется на основе лучших статей, прошедших конкурс Энергия будущего на условиях проекта 7 ().
9. Ознакомительные и деловые поездки
Проект предусматривает плановое проведение ознакомительных (образовательного плана) и деловых поездок по проблемам водородной энергетики, прежде всего в страны Евросоюза, где будут действовать совместные ЭСНЛ в рамках программы TIME.
Авторы проекта планируют деловые ознакомительные поездки по проблемам водородной энергетики по странам Евросоюза, где действуют линии водородных автобусов со стационарными заправками. Это одно из перспективных направлений и для России, где, по прогнозам, в ближайшей перспективе должен будет формироваться рынок водородного автотранспорта.
В связи с этим в настоящее время в рамках ЭСНЛ авторы проекта ведут собственные маркетинговые исследования. В центре внимания находится Германия как признанный лидер Евросоюза в области водородной энергетики и топливных элементов.
Автотранспортная ЭСНЛ, изучив ситуацию, пришла к выводу о целесообразности рабочей поездки в Германию для ознакомления с реальной картиной участия населения в процессе коммерциализации водородного автотранспорта, что важно для выбора соответствующих приоритетов в России.
В качестве возможных объектов наблюдения избраны Берлин, Гамбург, Ганновер, Мюнхен и Оберсдорф (Бавария). Разработан и реализуется проект международного автопробега Москва Ганновер Москва под девизом: Дайте ходу бензоводороду!. Цель проекта презентация бензо-водородных микроавтобусов Газель, вредные выбросы от которых уменьшены во много раз по сравнению с другими действующими моделями.
В Москве для Газелей по инициативе Клуба открыта первая в России экспериментальная бензоводородная линия МИРЭА Олимпийская деревня (школа 843), а 2007 г. объявлен Годом бензоводорода. В ходе автопробега намечены презентации инновационного проекта Международный водородный клуб студенческое объединение нового типа и других инновационных (информационных и образовательных) проектов, совместных с вузами Германии, и т. д.
Автопробег приурочен к ведущей международной выставке по возобновляемой и традиционной энергетике, выработке, передаче, распределению и управлению Hannover Messe 2007, 1620 апреля 2007 г., Германия. В результате поездки планируется собрать необходимую информацию на линиях и заправках автотранспорта, представляющую интерес для российских компаний, специалистов и автолюбителей, установить прямые информационные и деловые контакты МИРЭА с организациями, занимающимися этой проблематикой.
После автопробега Москва Ганновер Москва НАВЭ планирует провести автопробег по маршруту Москва Рим Москва, приуроченный к 20-му Всемирному энергетическому конгрессу в ноябре 2007 г. с такой же информационной программой.
Информация о водородных автопробегах будет представлена во всех изданиях клуба на сайте информационного агентства Auto-^ в Интернете, в специальных номерах газеты Водородоворот и брошюрах на русском, немецком и английском языках, а также на международных конференциях по водородной энергетике.
Одновременно прорабатываются возможности деловых поездок по принципиальным вопросам развития водородной энергетики в Испанию с посещением Каталонского политехнического университета в Барселоне (Universidad Politecnica de Catalunya), Италию с посещением Миланского политехнического института (Politecnico di Milano, Italy), Францию с посещением Высшей школы в Лилле (L'Ecole Centrale de Lille, France), Швецию с посещением Королевской технологической Академии в Стокгольме (Kungliga Tekniska Hogskolan, Stockholm). Все названные вузы являются членами Ассоциации европейских университетов TIME по подготовке топ-менеджеров для Европы.
В ходе проведения ознакомительных и деловых поездок возможна реализация связанных с развитием водородной энергетики следующих субпроектов второго уровня:
- совместное проведение международных научных конференций по проблематике, представляющей взаимный интерес;
- совместные научные исследования в области информационных и других высоких технологий в рамках программ Евросоюза;
- обмен молодыми учеными, аспирантами и студентами.
10. Сетевой журнал Ассоциации TIME Водородная экономика
Проект предусматривает выпуск сетевого журнала Водородная экономика с ориентацией прежде всего на Ассоциацию TIME. Журнал будет информировать читателей о работе студентов Европы и стран СНГ на основных европейских языках русском, английском, французском, шведском, итальянском, немецком и испанском.
Многостороннее сотрудничество МИРЭА с европейски -ми университетами в рамках программы TIME по проблемам перехода к водородной экономике имеет непреходящую актуальность в условиях развивающейся глобализации. Это сотрудничество особенно важно в связи с предстоящим присоединением России к ВТО.
Оно может быть дополнено участниками, представляющими университеты США, Японии, Китая.
Основными разработчиками и исполнителями, а в дальнейшем модераторами могут быть Европейское отделение МОО Академия средств массовой информации (Стокгольм) и Центр сетевого управления и телекоммуникаций МИРЭА, которые совместно готовят две базовые версии журнала (на русском и английском языках).
Другие исполнители на основе базовых версий разрабатывают и поддерживают версии на французском, шведском, итальянском, немецком и испанском языках, одновременно выполняя функции редакций этих версий. Содержание каждой версии определяется соответствующим исполнителем членом Ассоциации TIME.
Каждая редакция поддерживает разработанную версию в течение основного этапа в рамках бюджета данного проекта. Разработчики и исполнители версий на немецком и испанском языках в настоящее время уточняются.
Главный результат данного проекта создание единого информационного поля, интегрированного в образовательную систему стран Европы с участием российских технических университетов, занимающихся проблемами водородного всеобуча и перехода к водородной экономике.
Предусматривается привлечение к совместной деятельности российских и зарубежных научных и образовательных, общественных и частных, коммерческих и некоммерческих учреждений и организаций, а также частных лиц, готовых объединить усилия в целях перехода к водородной экономике Евросоюза и России.
С помощью сетевого журнала Водородная экономика при участии европейских университетов может вырабатываться единый подход к обеспечению водородной экономики высококвалифицированными кадрами. В сетевом журнале будут освещаться многоплановая инновационная деятельность европейских университетов по переходу к водородной экономике, публиковаться результаты научных исследований, в том числе информация прогностического характера, проекты и бизнес-планы, практические рекомендации.
Сетевой журнал Водородная экономика будет способствовать проведению по данной проблематике национальных и международных деловых и научно-практических конференций, а также семинаров, симпозиумов и других мероприятий.
Одним из важных направлений работы сетевого журнала должно стать содействие в подготовке центром Соколиная Гора высококвалифицированных специалистов в области водородной энергетики для европейских компаний.
Проект рассчитан до 2010 г. Далее его поддержка и периодическая модернизация должны осуществляться за счет собственных средств университетов, рекламы, оплачиваемых информационных услуг, а также привлекаемых бюджетных средств, грантов, спонсорских взносов и других законных источников. мации (Стокгольм) в связи с присоединением МИРЭА к программе TIME в 2003 г.
Актуальность проблемы. Решение проблемы представляется актуальным в плане сближения профессиональных целей, задач и интересов в области водородной энергетики, личного взаимопонимания лидеров в университетской среде на основе их неформального общения и развития межличностных связей на бытовом уровне.
Результаты планируемых поездок. Осуществляется последовательное ознакомление групп молодых семей с условиями жизни, культурными и историческими памятниками, научными и университетскими центрами в России, Скандинавии и Западной Европе.
Каждая группа принимает свою профессионально-образовательную и культурно-просветительскую программу, рассчитанную на одну поездку (две-три недели). На первом этапе в качестве ведущей выступает российская группа, на последующих двух европейская.
С учетом своих профессиональных запросов группы конкретизируют программы совместных поездок по маршрутам: 1) Золотое кольцо России; 2) Золотое кольцо Скандинавии; 3) Золотое кольцо Европы. В дальнейшем такие поездки могут войти в традицию, способствуя расширению и углублению профессиональных, культурных и межличностных связей среди ориентированных на развитие водородной энергетики студентов, молодых ученых и специалистов в университетах членах Ассоциации TIME.
Результаты систематических посещений университетов водородными семейными парами, обмен мнениями по актуальным проблемам ХХІ в., их роли и значении в жизни молодой европейской семьи трудно переоценить. Это диалог цивилизаций на уровне молодых семей и глубокое ознакомление с образом жизни в Евросоюзе и России.
Это сближение нравственных установок и выявление общих жизненных ценностей в результате реализации профессионально-образовательных и культурно-просветительских программ, совместных социологических и маркетинговых исследований в области водородной энергетики и других прорывных технологий нового века.
Сроки выполнения. 20072010 гг.
12. Клубная газета Водородоворот
Проектом предусматривается систематическое издание цветной иллюстрированной газеты Клуба на русском и английском языках с сайтом в ИнтернетеПервый номер такой газеты на русском языке вышел 20 марта 2005 г. В настоящее время газета выходит при финансовом участии спонсоров.
В распоряжении авторов проекта есть все необходимые средства для редакционной и издательской подготовки газеты любого формата и любого количества полос, но полиграфическое производство требует оплаты, и это жестко лимитирует всю дальнейшую работу. Таким образом, проблема состоит в том, чтобы определить начальный тираж газеты, а затем под этот тираж сформировать ее бюджет.
В качестве исходного принят тираж 10 тыс. экземпляров.
13. Филиал Водородного клуба Соколиная Гора
Проект предусматривает создание филиала Водородного клуба под названием Соколиная Гора по имени образованного МИРЭА совместно с химическим факультетом МГУ им. М.В.
Ломоносова УМНИЦ Соколиная Гора. Четверть века назад отсюда, из лабораторий института на 5-й улице Соколиной горы, началось движение ученых МИРЭА к водородной энергетике.
Сейчас при поддержке вузов и академических институтов стран СНГ группы студентов занимаются здесь применением нанотехнологий в водородной энергетике и водородным всеобучем.
В настоящее время около 50 кафедр вузов в России и других странах СНГ в условиях тесного контакта с УМНИЦ Соколиная Гора и химическим факультетом МГУ им. М.В.
Ломоносова работают над проектами введения специализации по водородной энергетике.
Среди них все кафедры факультета химии и технологии редких элементов и материалов электронной техники Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.
Ломоносова, химических факультетов Уральского государственного университета и Белорусского государственного университета.
По две кафедры от Санкт-Петербургского государственного технологического института (технологии катализаторов и неорганической химии), Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (кафедры физической химии и общей химии), Воронежского государственного технического университета (оборудования и технологии сварочного производства, электромеханических систем электроснабжения).
По одной кафедре от физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Московского государственного энергетического института, Самарского государственного университета, Саратовского государственного технического университета, Нижегородского государственного технического университета, Российского химико-технологического университета им. Д.И.
Менделеева, Московского авиационного института, Московского государственного открытого университета, Российского государственного гидрометеорологического университета (г. Санкт-Петербург), МГТУ МАМИ, Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ), Бурятского государственного университета, Белорусского технологического университета, Донецкого политехнического института, Национального аэрокосмического университета Харьковский авиационный институт и Национального университета Львовская политехника.
Авторы проекта выпустили буклет на английском языке, провели презентацию проекта, участвовали в Международном форуме Водородные технологии для производства энергии (Москва, 610 ноября 2006 г.), выпустили учебное пособие, ведут работу по введению в вузах водородной специализации. Собранные в учебном пособии материалы по истории, современному состоянию и перспективам водородной энергетики используются на лекциях и семинарах, в лабораторных и курсовых работах, при выполнении дипломных проектов.
Специалисты считают возможным адаптировать пособие к потребностям гуманитарных вузов при введении соответствующей дополнительной специализации.
Создание филиала Водородного клуба МИРЭА в УМНИЦ Соколиная Гора, по мнению авторов проекта, активизировало бы участие студентов по введению в университетах России специализации Водородная энергетика. Кроме того, это было бы идеальное место для музея, а также клубной работы со школьниками и студентами не только Москвы, но и с теми, кто приезжает в Москву из регионов и стран СНГ
14. Учебное пособие Энергия будущего и региональные приложения к нему
Проектом предусмотрено участие Клуба в подготовке и издании учебного пособия для системы среднего образования. Пробная версия дважды издана (2005, 2006) и представлена на сайте Водородного клуба МИРЭА (. h2club.mirea.ru/files/Energy_of_future.pdf).
Сейчас она проходит обкатку в школах Москвы и других городов России.
Пособие в простой и доходчивой форме, с юмором освещает историю, современное состояние и перспективы водородной энергетики в России и во всем мире. В пособии есть интерактивные элементы, обеспечивающие креативное общение юных читателей со студентами Водородного клуба.
Оно может быть использовано на территории России и других стран СНГ с приложениями по каждой стране (региону), освещающими местные экологические проблемы и пути их решения с помощью водородной энергетики.
Важнейшим основанием для выполнения данной работы является практически полное отсутствие знаний основ водородной энергетики, ее истории, современного состояния и перспектив у основной массы старшеклассников и учителей средней школы.
Исполнитель пособия: авторский коллектив при активном участии авторов проекта Клуба; соисполнители: Фонд содействия развитию высоких технологий, Фонд интеллектуальных технологий, редакция журнала Драгоценные металлы. Драгоценные камни, издательство ИКАР.
Цель: восполнить пробел в знаниях старшеклассников средней школы в области водородной энергетики и подготовить их к пониманию необходимости перехода России к экологически чистой энергетике.
Задачи:
1) подготовить учебное пособие для старшеклассников средней школы, содержащее в простой, доходчивой и по возможности занимательной форме, с элементами обратной связи основные сведения по истории, современному состоянию и перспективам водородной энергетики в масштабах России и всего мира;
2) дать старшеклассникам новую жизненную ориентацию, связанную со стратегией инновационного прорыва России в ХХ в.
Общий вывод
Проект МИРЭА модель Молодежного водородного клуба, объединяющего деятельность в сфере развития водородной энергетики молодых ученых, аспирантов, студентов и старших школьников с учетом их профессиональной ориентации.
Товарная биржа: Сырье - Энергетика - Логистика
- Товарная биржа
- Биржевые товары
- Сырьевая биржа
- Товарная биржа в России
- Энергетика
- Торговля нефтью
- Энергетика России
- Торговля энергоносителями
- Логистика
- Практика применения логистики