Как классифицируют водород по цвету, и какие проекты развивают в РФ

Москва. Водород в последние годы находится в центре внимания глобальной энергетической трансформации в связи со стремлением многих стран и целых регионов к климатической нейтральности в ближайшие 10-30 лет (ЕС, Япония, Южная Корея, Саудовская Аравия, Австралия и др.). Его потенциал как универсального, экологически чистого энергоносителя огромен. При этом не весь водород одинаков: различают серый, голубой, розовый (атомный), белый и зеленый водород.

В чем его особенности, и насколько этот рынок развит в России, изучило Агентство нефтегазовой информации.

Разница в методах получения и влияния на экологию

Цветовая палитра, используемая для классификации водорода, отражает способ его производства и углеродный след на каждом этапе.

Серый водород – самый распространенный и наиболее дешевый. На его долю приходится около 95% мирового производства.

Его получают путем паровой конверсии метана. Побочным продуктом этой реакции является углекислый газ, который в подавляющем большинстве случаев просто выбрасывается в атмосферу, соответственно серый водород имеет значительный углеродный след.

Альтернативный метод получения – газификация угля. Это дешевый способ, но также «грязный» с точки зрения выбросов в атмосферу.

Этот тип водорода производится везде, где есть доступ к дешевому природному газу или углю, и существует спрос со стороны нефтехимии и производства удобрений (подавляющая часть потребляется в нефтепереработке для гидроочистки и гидрокрекинга нефтепродуктов и производстве аммиака).

Большие перспективы в его производстве имеют традиционные газовые державы – США, Россия, страны Ближнего Востока, Иран, а также Китай.

Будущее серого водорода находится под растущим давлением. Введение углеродных налогов, таких как CBAM (Carbon border adjustment mechanism - пограничный корректирующий углеродный механизм) в ЕС, напрямую увеличивает стоимость его использования, заставляя компании либо переходить на низкоуглеродные альтернативы, либо внедрять технологии улавливания углерода, трансформируя серый водород в голубой.

Голубой водород производится тем же способом, что и серый, но в этом случае образующийся CO2 не выбрасывается, а улавливается на стадии производства и либо используется в промышленных процессах, либо размещается в геологических формациях (истощенные нефтегазовые месторождения или глубокие соленые водоносные горизонты). Технология известна как CCUS (улавливание, использование и хранение).

Этот водород позиционируется как переходное решение, позволяющее использовать существующую газовую инфраструктуру и мощности, значительно снижая выбросы. При этом его экологичность зависит от эффективности улавливания (до 90-95% выбросов) и отсутствия утечек метана на этапе добычи и транспортировки сырья.

Лидерами здесь являются США, Норвегия (проект Northern Lights с хранением под морским дном – шельф Северного моря), Великобритания, Канада, Австралия и ОАЭ.

Розовый, или атомный, водород производится с использованием энергии атомных электростанций. Основной метод – высокотемпературный электролиз воды или термохимические циклы, которые становятся более эффективными при использовании тепла, генерируемого ядерным реактором. Атомная энергия не производит прямых выбросов CO2, что делает этот водород низкоуглеродным.

Главные преимущества этого вида – стабильность производства и высокая плотность энергии исходного источника. Так, 1 кг урана-235 выделяет примерно в 2,8 млн раз больше энергии, чем 1 кг каменного угля, по данным WNA и МАГАТЭ. Розовый водород рассматривается как потенциальный столп энергобезопасности для стран с развитой атомной энергетикой. Сдерживающим фактором развития является высокая капиталоемкость и неоднозначное общественное восприятие атомной энергии.

Белый водород – это природный водород в недрах Земли, существующий в свободном виде или в составе минералов. Долгое время его промышленные месторождения считались редкостью. Но за последние годы были обнаружены значительные запасы в Мали и Франции, причем французское открытие оценивается как одно из крупнейших в мире. По данным Национального центра научных исследований Франции, месторождение может содержать от 6 до 250 млн метрических тонн водорода – этого хватит, чтобы заменить значительную часть мирового производства «серого» водорода и существенно сократить выбросы CO2. Масштаб запасов позволяет рассматривать белый водород как перспективное решение для декарбонизации энергетики и промышленности. Но для промышленной реализации необходимы дальнейшие исследования и развитие технологий добычи.

Наиболее широко известен зеленый водород, к производству которого стремится мировая энергетика. Его получают методом электролиза воды, где электричество поступает исключительно из возобновляемых источников – солнечных панелей или ветряных турбин. В этом процессе нет прямых выбросов CO2 ни на одном этапе. Зеленый водород считается единственным устойчивым и климатически нейтральным видом, поскольку позволяет аккумулировать избыточную энергию солнца и ветра, превращая ее в топливо для промышленности, тяжелого транспорта или сырье для химии. Как и с розовым водородом, главный барьер для его развития – стоимость. Цена зеленого водорода в 2-4 раза выше, чем у серого, и напрямую зависит от стоимости электроэнергии от ВИЭ и самих электролизеров. Но бурный рост мощностей ВИЭ и государственные программы поддержки (в ЕС, США, Китае) ведут к снижению издержек.

Так, в Германии строятся заводы по производству водорода с интеграцией ветровой и солнечной генерации (в том числе вблизи Гамбурга и Лингена). В Нидерландах анонсирован проект North H2 (750 МВт от оффшорных ветропарков).

По планам ЕС, к 2030 году должно быть введено 40 ГВт электролизеров и произведено 10 млн тонн водорода, однако эксперты считают эти цели нереалистичными: ожидается ввод лишь 13 ГВт и производство 1,4-2,8 млн тонн. О сложностях, с которыми сталкиваются страны при реализации водородных стратегий, говорил Агентству нефтегазовой информации генеральный директор Фонда национальной энергетической безопасности Константин Симонов.

«В Европе мало кого волновало, что себестоимость такого хранения очень высока – сначала надо произвести водород, потом из водорода электричество. Это никому не показалось странным. Но самое интересное, на сегодняшний день в Европе почти все уже забыли про водород», - сказал он.

Китай считается лидером по темпам роста ВИЭ (около 60% глобального прироста в 2025 году). Страна ежегодно вводит десятки ГВт солнечных и ветровых станций. В провинции Сычуань реализованы проекты по производству водорода с использованием местных ГЭС, что позволило снизить его стоимость до $3–4 за кг; в отдаленных регионах – до $2 за кг. Страна инвестирует во всю цепочку – от оборудования до инфраструктуры. К концу 2025 года установлено более 1,5 ГВт электролизеров.

Благодаря государственным программам и масштабированию, стоимость электроэнергии от ВИЭ и зеленого водорода в Китае и США уже ниже, чем у новых угольных и газовых станций. В ЕС субсидии позволяют развивать даже дорогие технологии (например, электролиз на PEM-мембранах), но стоимость зеленого водорода (12-16 €/кг) все еще значительно выше серого и не снижается так быстро, как ожидалось, что сдерживает масштабирование.

Таким образом, цветовая дифференциация водорода раскрывает сложную картину энергоперехода, поскольку не существует универсального варианта, который подходил бы любой стране.

Российские реалии

В августе 2021 года правительство РФ утвердило Концепцию развития водородной энергетики (распоряжение №2162-р), которая определяет стратегические направления и меры по формированию новой высокотехнологичной отрасли. Документ рассчитан на три этапа – до 2024, 2035 и 2050 годов.

Основные положения включают диверсификацию экспорта и снижение углеродного следа российской продукции; развитие отечественных технологий производства, хранения, транспортировки и применения водорода; создание водородных кластеров (Северо-Западный, Восточный, Арктический и др.); масштабирование пилотных проектов по производству водорода из ископаемого сырья (с улавливанием CO2), электролиза воды на базе атомной, гидро- и возобновляемой энергетики; развитие инфраструктуры; стимулирование внутреннего спроса на водород в промышленности, транспорте, ЖКХ и энергетике; подготовку кадров и развитие научно-технологической базы.

С учетом ресурсных и инфраструктурных особенностей страны, наибольшее развитие получают проекты, связанные с голубым водородом. Это связано с наличием развитой газовой инфраструктуры, значительными запасами природного газа, потенциалом для внедрения технологий CCUS.

По оценке главы Госкомиссии по запасам полезных ископаемых, эксперта Агентства нефтегазовой информации Игоря Шпурова, объем хранилищ CO2 в стране составляет не менее 4,6 гигатонн.

«Это огромный объем, который может позволить нам не только утилизировать собственные выбросы СО2, но и помогать странам-партнерам, использовать наши ресурсы в коммерческих целях, в том числе для наших азиатских партнеров», – отметил он.

В настоящее время в России реализуется около 10 проектов по улавливанию и захоронению углекислого газа, а до 2030 года о планах запустить подобные инициативы заявляли такие компании, как ЛУКОЙЛ, НОВАТЭК, Еврохим, Северсталь и др.

В Атласе водородных проектов Минпромторга РФ обозначены более 30 инициатив по производству водорода и аммиака, часть которых ориентирована на голубой водород. Крупнейшие российские энергетические и промышленные компании, а также региональные альянсы формируют кластеры, где голубой водород будет производиться с использованием существующей газовой инфраструктуры и технологий CCUS. В числе приоритетных регионов – Ямал, Сибирь, Арктика и Северо-Запад, где возможна интеграция с экспортными маршрутами и внутренними потребителями.

Одним из наиболее перспективных проектов был заявленный завод по производству голубого водорода на Ямале («Обский ГХК»), однако окончательное инвестиционное решение по строительству в рамках проекта не принято. Под влиянием санкций и изменений на мировом рынке акцент сместился с производства «зеленых» продуктов на более традиционные, такие как СПГ.

Для масштабного внедрения требуется дальнейшее развитие CCUS, инвестиции в инфраструктуру и нормативное регулирование, а также международное сотрудничество для обмена опытом и технологиями.

В РФ также розовый водород считается одним из наиболее конкурентоспособных и технологически проработанных направлений.

Один из ключевых проектов в этой области реализуется на Кольской АЭС в Мурманской области, где создан стендовый испытательный комплекс (СИК) для производства водорода методом электролиза воды с протонообменными мембранами (PEM). Технология обеспечивает высокую чистоту водорода – 99,999%. По состоянию на декабрь 2025 года проект находился в активной стадии реализации, проектная документация была утверждена.

В то же время в стране реализуются и пилотные проекты по зеленому водороду. В рамках долгосрочной программы до 2050 года РФ ставит перед собой амбициозные задачи по наращиванию объемов производства и экспорта водорода, по декарбонизации промышленности и транспорта. Особое внимание уделяется регионам, где есть доступ к дешевой и экологически чистой электроэнергии, в первую очередь – гидроэнергетике.

Одним из наиболее заметных проектов является создание производства зеленого водорода в Московской области на базе Угличской ГЭС и Загорской ГАЭС (прогнозируемый объем производства – 800 тонн водорода в год).

В Сибири также реализуются инициативы по развитию водородной энергетики. В перспективе до 2050 года регион может выйти на объемы до 15 млн тонн, что позволит не только обеспечить внутренние потребности, но и существенно нарастить экспорт. Сибирские проекты опираются на сочетание гидроэнергетики и других возобновляемых источников, что делает производство водорода более устойчивым и экономически оправданным.

Сахалинский водородный кластер – флагманский проект, где зеленый водород получают с использованием солнечной энергии, а также прорабатываются варианты интеграции с гидроэнергетикой. Здесь создается полный технологический цикл – от производства водорода до развития транспорта на водородных топливных элементах и соответствующей инфраструктуры. До 2028 года на Сахалине планируются испытания первого в России водородного поезда, а в 2029 году – запуск завода по производству водорода.

В целом, к 2035 году Россия планирует экспортировать до 12 млн тонн водорода в год, а к 2050 – до 50 млн тонн. Внутренний рынок также должен расти: водород рассматривается как ключевой энергоноситель для транспорта, промышленности и децентрализованной энергетики. Особое внимание согласно Концепции развития водородной энергетики уделяется снижению стоимости производства, развитию инфраструктуры и подготовке кадров.

Фото: Минпромторг РФ, Brandon Bell on Getty Images.