Водородный вызов

Водородный сценарий сегодня снова оказывается в фокусе внимания российской энергетики. Его реализация сулит огромные возможности и открывает немалые перспективы от появления у России нового экспортного продукта , “второй нефти” и отказа от “северного завоза” с переходом к эффективному автономному энергоснабжению изолированных территорий до технологического шанса для массового электрического транспорта в холодных российских условиях. При этом водородный сценарий содержит так много неизвестных и его будущее пока еще так надежно скрыто пеленой неопределенности, что проектирование и создание водородной энергетики в России - настоящий вызов, в контексте которого очень уместно порассуждать о роли личности в истории создания технологически невероятных, совершенно новых энергетических решений. Проблематика роли личности в истории оказывается, что любопытно, весьма важна для водородной энергетики. 

Одним из наиболее известных концептуальных подходов к оценке роли личности в истории является модель «вызов-и-ответ» А. Тойнби [1]: «Вызов приходит либо из внешней социальной среды, либо от природной. На него любой цивилизации (социуму) приходится реагировать, искать адекватный ответ». Ответ на вызов формирует «творческое меньшинство», при этом особую роль играют «сильные личности».

Рассмотрим сквозь призму модели «вызов-и-ответ» две личности, которые занимают определенную роль в истории развития водородной энергетики России: Бориса Исааковича Шелища и Михаила Дмитриевича Прохорова.

Бориса Исааковича Шелища называют «водородным лейтенантом», поскольку он ответил на «вызов» военного времени и перевел на водород автотранспорт блокадного Ленинграда [2]. 21 сентября 1941 года младший техник-лейтенант Шелищ обратился к командованию с рационализаторским предложением: подавать отработанную воздушно-водородную смесь из приземлившихся аэростатов во всасывающие трубы автомобильных двигателей. Через неделю состоялось заседание полкового бюро по рационализации и изобретательству, постановившего: «Считать предложение ценным и приемлемым. Поручить автору предложения приступить к опытной проверке своего предложения». 27 октября 1941 г. появился приказ №0348 по 2-му корпусу ПВО о переводе автомашин на отработанный водород.

Рисунок А.А. Резанова

Схема, предложенная изобретателем, была предельно проста. Отработанный водород из матерчатого газгольдера объемом 125 кубометров по дюймовому шлангу подводился к всасывающему коллектору двигателя ГАЗ-АА через технологическую пробку. Минуя карбюратор, газ поступал в рабочие цилиндры. Дозировка водорода и воздуха обеспечивалась дроссельной заслонкой или педалью акселератора.

Во время опасных опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной “гремучей смеси” он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение смеси при вспышке во всасывающей трубе двигателя. Многократные испытания действия гидрозатвора оказались успешными. Когда все убедились, что система работает нормально, командование приказало за 10 дней перевести все аэростатные лебедки на новый вид горючего. Круглосуточно работали смены бригад слесарей, сварщиков и рабочих других специальностей, изготовивших несколько сотен комплектов аппаратуры. В дальнейшем управление всеми аэростатами велось с “водородных” грузовиков, и работали эти грузовики лучше, чем на бензине.

Заправка “водородных” грузовиков 

За эту работу Б.И. Шелища в декабре 1941 года наградили орденом Красной Звезды, а после прорыва Ленинградской блокады было оформлено оформил авторское свидетельство № 64209 «Способ эксплуатации установок с аэростатами заграждения». Впоследствии Б.И. Шелища командировали в Москву, чтобы использовать его опыт в частях ПВО столицы ,— 300 двигателей перевели на «грязный водород» [3].

В новейшей истории России попытка достижения лидерства в области водородной энергетики связана с М.Д. Прохоровым. В 2003 г. Президент РАН академик Юрий Осипов и генеральный директор горно-металлургического комбината «Норильский никель» Михаил Прохоров подписали комплексную «Программу научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по водородной энергетике и топливным элементам» с объемом финансирования $40 млн. в год[4]. Первоначально в водородной программе НИОКР хотели участвовать около 120 институтов РАН, но в итоге остались всего 12 организаций, поскольку многие отказались работать в соответствии с жесткими требованиями частного инвестора. За 2003–2007 гг. дочерняя структура ГМК «Норникель» — Национальная инновационная компания «Новые энергетические проекты» (НИК «НЭП») инвестировала около $300 млн. в водородные активы [5].

Михаил Прохоров 

Оспаривая официальную цель по удвоению валового внутреннего продукта Российской Федерации к 2010 г., Михаил Прохоров заявил, что развитие без инноваций позволит лишь немного сократить отставание России от стран-лидеров. При росте ВВП России на 8% в год, а ВВП США на 1% в год, достижение экономического паритета возможно только через 236 лет [6].

Развитие водородной энергетики и технологий создания топливных элементов позиционировалось М.Д. Прохоровым как единственная возможность для России сделать скачок в социально-экономическом развитии. Более того миллиардер заявлял о том, что, по его глубокому убеждению, водородная энергетика является национальной идеей по возврату России в число ведущих держав мира.

Перед НИК «НЭП» была поставлена амбициозная задача по формированию и реализации национальной программы водородной энергетики, но взятие частной компанией выполнения государственных функций не привело к успеху — водородная инициатива была полностью свернута к 2011 году.

С точки зрения модели «вызов-и-ответ» попытка реализации российской водородной программы не была успешной, поскольку отсутствовало признание внешнего «вызова» и необходимости перехода на новый технологический уклад как на уровне государственного управления, так и в общественном сознании. Кроме того, предложенный Михаилом Прохоровым «ответ» через наращивание частных инвестиций не был соразмерен по масштабу и длительности заявленной цели по возврату России в число ведущих держав мира через опережающее развитие водородных технологий. С исторической точки зрения действия Б.И. Шелища во время Великой Отечественной войны были более успешными, поскольку налицо был острейший вызов военного времени, а предложенный организационно-технический «ответ» полностью отвечал требованиям исторического момента.

Идея роли личности в истории сейчас очень актуальна для нашей страны, ведь Россия ратифицировала Парижское соглашение о борьбе с изменением климата (Постановление Правительства РФ от 21 сентября 2019 г. № 1228) [7]. Снижение выбросов парниковых газов в энергетике и декарбонизация экономики теперь являются официальным «вызовом» для России, наряду с защитой экспортных отраслей от западных санкций и климатических пошлин [8]. По оценке российских ученых при применении всех поправочных коэффициентов для учета специфики российской экономики и энергетики углеродный бюджет РФ до 2100 года будет иметь следующий объем [9]:

33 Гт СО2 экв. при климатической цели 2° С (при текущем уровне выбросов парниковых газов этой квоты хватит РФ на 10 лет);

14 Гт СО2 экв. при климатической цели 1,5° С (при текущем уровне выбросов парниковых газов этой квоты хватит РФ на 22 года).

Технологический переход к водородной энергетике позволяет существенно снизить выбросы парниковых газов в энергетике, например, по данным Международного энергетического агентства подмешивание 20% водорода в газотранспортную систему может снизить выбросы на 7% [10]. Углеродный вызов и водородный ответ вышли на историческую арену, а какая личность сыграет при этом свою роль, станет ясно в ближайшее время. 

Подготовлено IC ENEGYNET / Автор: Дмитрий Тимофеев

[1] Нехамкин В. А. Модели роли личности в истории: достижения и пределы //Социум и власть. 2018. № 2 (70). С. 24–33.

[2]https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%89,_%D0%91%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81_%D0%98%D1%81%D0%B0%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87

[3] http://h2center.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=8&Itemid=59

[4] http://www.ng.ru/science/2003-12-24/12_future.html

[5] https://expert.ru/northwest/2007/48/vodorod/

[6] http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/VRAN/2004/04_07/HYDRO.HTM

[7] https://ria.ru/20190923/1559003977.html

[8] https://www.bnnbloomberg.ca/the-cold-calculus-behind-putin-s-lukewarm-embrace-of-paris-pact-1.1320009

[9] A.A. Romanovskaya & S. Federici (2019) How much greenhouse gas can each global inhabitant emit while attaining the Paris Agreement temperature limit goal? The equity dilemma in sharing the global climate budget to 2100, Carbon Management, 10:4, 361–377

[10] IEA. World Energy Outlook 2018