В Южно-Сахалинске уже год работает первый в нашей стране водородный полигон. Каковы научные и практические задачи этого проекта –  рассказывает Андрей Горбунов, директор управляющей компании по развитию Восточного водородного кластера, руководитель водородного проекта Передовой инженерной школы «Инженерия островов» Сахалинского госуниверситета.

Металло-композитные баллоны для хранения водорода. Фото Андрея Афанасьева.

— Андрей Николаевич, что такое водородный полигон и для чего он нужен?

— На полигоне мы отрабатываем водородные технологии, которые разрабатываются в отечественных университетах и научных организациях. Водородный полигон уникален – он первый в России, и пока единственный, где собраны в единую цепочку технологии производства «зелёного» водорода (то есть полученного методом электролиза), его хранения, компримирования (сжатия) и заправки водородного транспорта. Здесь мы испытываем оборудование, смотрим, как оно работает, насколько эффективно, работает ли оно вообще. После того, как мы эти испытания проведём, оборудование может переходить в промышленное, серийное производство. Самое главное – на полигоне мы отрабатываем технологическую цепочку. Не просто работу оборудования саму по себе – в цепочке мы видим весь процесс, выявляем слабые места для дальнейшего их устранения.

— Какие это технологические цепочки?

— Мы отрабатываем две основные цепочки. Первая – это производство «зелёного» водорода, который получается из безуглеродных источников энергии – возобновляемых источников. На нашем полигоне есть солнечная электростанция, и за счёт энергии, производимой на ней, мы путём электролиза производим водород. Затем мы отрабатываем технологию применения водорода, его сжатия до больших уровней давления – 350-700 атмосфер. Это технологии заправки водородного транспорта, водородных баллонов, которые дальше можем перевозить на разные площадки для потребителей. В целом полигон проходит не только технологическую «историю» – здесь мы ещё изучаем и прорабатываем регламенты и стандарты работы на водородном оборудовании, потому что пока в нашем законодательстве есть не все регламенты, стандарты и ГОСТы, связанные с водородной энергетикой.

Компрессорная станция 350/700 атм. Фото Андрея Афанасьева.

— Насколько важно для вас, что подобный водородный полигон существует именно на Сахалине?

— Для Сахалинской области это очень важно. Во-первых, мы завершаем климатический эксперимент, и к концу этого года достигаем углеродной нейтральности. Углеродный баланс в части производства парниковых газов и в части поглощения у нас должен сравняться. Изучением поглощения парниковых газов занимается Сахалинский госуниверситет, в их ведении «карбоновые полигоны», технологии по климатическим проектам. Это природоподобные технологии, благодаря которым мы можем влиять на способность различных экосистем поглощать парниковые газы. Они очень успешно осваивают эту часть. В прошлом году одна из разработок наших учёных вошла в Федеральный кадастр, на основании которого считают парниковые газы, производимые и поглощаемые экосистемами.

Вторая очень важная часть – снижение выбросов парниковых газов. Соответственно, это переход на низкоуглеродные источники энергии. Промышленность, ЖКХ, генерация электроэнергии, генерация тепла изначально работали на угле и на дизеле. Сегодня у нас в регионе происходит достаточно мощная газификация, за счёт чего происходит снижение выбросов. Водородный проект, который начинался как часть климатического эксперимента, сегодня вырос в самостоятельный большой проект региона, и этот проект обладает федеральным значением. Сейчас у нас проходит Климатический форум, и на сессии по водородным технологиям все говорили о том, что ещё два года назад никто не воспринимал Сахалинскую область как что-то серьёзное, связанное с водородом, потому что у нас не было изначально научных компетенций в этой области водорода, и на наши инициативы смотрели с неким скепсисом. Сегодня Сахалин – это федеральный центр по отработке, испытанию и дальнейшей сертификации водородных технологий и водородного оборудования. Для Сахалинской области это важно, потому что мы получаем внимание не только федеральных властей, индустриальных федеральных партнеров, университетов, а получаем внимание ещё и зарубежных коллег. Это очень важно для развития региона, технологий и экономики.

Андрей Горбунов, директор управляющей компании по развитию Восточного водородного кластера, руководитель водородного проекта Передовой инженерной школы «Инженерия островов». Фото Андрея Афанасьева.

— Помогают ли вам местные власти?

— Безусловно. Губернатор полностью погружен в тему климата, в тему водородной энергетики. Для него водород является одним из ключевых направлений. Это передовые технологии. Думаю, он сравнивает это с историей развития космоса – это большой вызов для региона и для него как руководителя. Ему не надо дополнительно объяснять по технологическим процессам, по ситуации с полигоном, с созданием каких-то условий для водородного поезда, который к нам приедет в 2027.

— Что это за поезд?

— Это совместный проект АО «Трансмашхолдинг», АО «РЖД» и Правительства Сахалинской области. В рамках проекта Трансмашхолдинг производит два состава водородных поездов, тестирует на своей площадке и в 2027 году привозит на Сахалин. И в 2027 году совместно с Правительством Сахалинской области и РЖД проводится тестовая эксплуатация поездов на действующих пассажирских маршрутах. В завершение, в 2029 году водородные поезда переходят в коммерческую эксплуатацию и обеспечивают пассажирские перевозки на Сахалине по действующим маршрутам. В этом плане губернатор нас поддерживает. Я считаю, что его личное участие, его личная поддержка во многом помогла, чтобы этот проект вообще состоялся.

— К вам на полигон приходят не только студенты и взрослые, но даже школьники, чтобы посмотреть, как он устроен, как работает. Как думаете, им это может зачем-то пригодиться в будущем? Или это просто расширение кругозора?

— Расширение кругозора – точно. Ребята получают очень полезную информацию, потому что они наши, местные. Это дополнительный фактор, чтобы гордится своей малой Родиной. А второе – получив эту информацию, возможно, они сформируют у себя какую-то концепцию карьерного роста. Может быть, кто-то захочет стать инженером, «водородчиком». Водородные технологии вбирают в себя очень много профессий, которые направлены не только на энергетику: это и транспорт, и искусственный интеллект, материаловедение, механика и прочее. Думаю, это будет для них важно в качестве профориентации.

Модули электрохимических генераторов для энергоснабжения изолированных инфраструктур. Фото Андрея Афанасьева.

— Какова научная составляющая этого проекта?

— Я полностью погружен в водородную тематику, и могу сказать, что здесь очень сложная история. С одной стороны, водород уже давно известен, это первый элемент таблицы Менделеева. Вообще, водородными технологиями занимаются с XVI века. Первый двигатель на водороде был создан в 1706 году во Франции. Сейчас появились разработки, которые помогут нам эффективно производить водород и как-то его использовать. Наука движется в сторону разработки материалов, композитов, нано-материалов, чтобы мы перешли к новому укладу по производству водорода, его хранению и транспортировке, использованию, чтобы это было эффективно. Тут уместна аналогия с телефонами. Я в свое время занимался сотовой связью и помню: когда появились первые сотовые телефоны, в них было по килограмму веса и можно было только звонить, даже смс нельзя было отправлять. Но это было круто, хотя звонить можно было только в определённом месте. Сейчас у нас целый маленький компьютер в кармане. Видимо, и здесь мы идём к тому же. У нас уже есть высокоёмкие водородные картриджи на металлогидридах. Благодаря этой научной разработке в небольшой баллон можно закачать до 2 литров водорода. Мы можем вставить специальную ячейку, где источник водорода преобразуется в электричество.

— Вы сами делаете такие баллончики?

— Нет. К сожалению, это пока ещё зарубежная технология. У нас много научных разработок, и нам нужно эти разработки подтвердить технологическими и конструкторскими решениями, а дальше уже направить их в промышленность. И эти вектора должны идти параллельно. А у нас, как правило, наука впереди. Технологические решения тоже уходят вперед, а промышленность отстаёт. Соответственно, мы в определённых частях оборудования пока не можем заполнить рынок российскими частями, потому что нет промышленной готовности. Но уверен, что мы с этим справимся.

— Какие у вас научные и практические планы?

— Если говорить про науку, есть два проекта: это мембраны, которые эффективно пропускают ионы или протоны, в зависимости от того, какое оборудование мы используем. Классические мембраны очень капризны. Их нельзя накрывать, нельзя соприкасать с грязной водой. Сейчас нам нужно сделать мембрану, которую можно поставить в агрегат автомобиля, и она будет чувствовать себя хорошо при попадании на нее пыли или грязной воды. Нужен новый тип материала – это полимеры, неорганические соединения и другие материалы. Топливные элементы – это электрохимическая батарея, где используется проточный водород. Он поступает на специальные каналы, и эти топливные элементы путем электрохимической реакции производят электричество. Там присутствуют катализаторы, нанесённые на поверхность змеевиков материалы. И наша задача – доработать эти топливные элементы до того, чтобы снизить их массу, одновременно повышая КПД и мощность. Это – сегодня главная задача для науки и технологий. Такие топливные элементы нужны для транспорта – воздушного, морского, автомобильного, роботов и манипуляторов, а также для создания гибридных систем автономного энергоснабжения изолированных инфраструктур.

Материал подготовлен в рамках пресс-тура на Сахалин, организованного АНО «Национальные приоритеты» и Десятилетием науки и технологий.