Моделирование комплексных эколого-экономических эффектов производства низкоуглеродного водорода в России

Водородная энергетика в настоящее время является одним из приоритетных направлений технологического развития мировой экономики в условиях необходимости ее декарбонизации. Основными преимуществами водорода являются возможность его получения из различных источников и отсутствие выбросов углекислого газа при его использовании в качестве энергоносителя. Многие технологически развитые страны мира уже имеют специализированные государственные стратегии и дорожные карты по развитию водородной энергетики. В августе 2021 года Правительством РФ была утверждена Концепция по развитию водородной энергетики в Российской Федерации на перспективу до 2050 года (далее – Концепция). Для Российской Федерации развитие отечественной водородной энергетики является ответом на вызовы, связанные с замедлением роста и изменением структуры мирового спроса на энергоресурсы, повышением требований к углеродоемкости продукции и развитием нормативной базы в области регулирования выбросов парниковых газов в странах ЕС, Азиатско-Тихоокеанского региона и США. Основным критерием оценки технологий водородной энергетики является объем выбросов углекислого газа на протяжении полного жизненного цикла водородных энергоносителей. Согласно данному критерию наиболее конкурентоспособным на формирующемся мировом рынке водорода является низкоуглеродный водород, производимый следующим путями: из ископаемых топлив с применением технологий улавливания углекислого газа - пиролиза углеводородного сырья и аналогичных технологий; методом паровой конверсии природного газа с использованием тепловой энергии атомной энергостанции с улавливанием углекислого газа; методом электролиза воды с использованием электроэнергии атомной электростанции, гидроэлектростанции или возобновляемых источников энергии. Наиболее экологичным способом производства водорода считается электролиз с использованием электроэнергии из возобновляемых источников. Однако этот способ является наименее эффективным с экономической точки зрения. Помимо этапа производства полный жизненный цикл водородного энергоносителя включает и транспортировку к месту непосредственного использования. Технологии транспортировки и хранения водорода, применяемые в настоящее время включают транспортировку трубопроводным транспортом, различными видами транспорта в сжиженном или компримированном состоянии, а также в связанном состоянии в виде аммиака или жидких органических носителей. Учитывая наличие нескольких вариантов производства и транспортировка водорода, образуется большое множество вариантов формирования технологической цепочки «производство»-«транспортировка», для каждого из которых должен быть рассчитан углеродный след, параметры экономической и социальной эффективности. Поэтому, как отмечено в Концепции, разработка методик оценки жизненного цикла водорода с учетом различных способов производства, хранения, транспортировки и применения водорода является одной из приоритетных научных задач. Основной целью проекта является разработка инструментария моделирования и прогнозирования комплексных эколого-экономических эффектов различных вариантов формирования технологической цепи по производству, хранению и транспортировке водорода на основе интеграции методологии оболочечного анализа данных (в англоязычном варианте – Data Envelopment Analysis, DEA) и методологии гибридного анализа жизненного цикла (hybrid LCA). Научная новизна проекта состоит: 1) в методологическом подходе, интегрирующем мощный математический аппарат оболочечного анализа данных и новейшую методологию гибридного анализа жизненного цикла, включающую комплексное использование экономического анализа затрат и процессного LCA; 2) в разработке двухэтапных моделей оболочечного анализа данных; 3) в учете неопределённостей развития большинства технологий хранения и транспортировки водорода с низким уровнем технологической готовности посредством построения многокомпонентных кривых обучения.