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 Программы
Структура 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 |
Генеральный совет 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.