En 1941, el teniente técnico de las Fuerzas de Defensa Aérea ( PVO ) que defendía Leningrado durante la Gran Guerra Patriótica, Boris Shelishch , propuso utilizar hidrógeno "gastado" de los globos de bombardeo de las Fuerzas de Defensa Aérea como combustible para los motores de los vehículos GAZ-AA ( "uno y medio"). Los camiones se utilizaron como unidad de transporte y energía de un puesto de defensa aérea: un cabrestante de automóvil impulsado por un motor GAZ-AA hizo posible levantar y bajar globos. Esta propuesta se introdujo en 1941-1944 en la sitiada Leningrado , se equiparon 400 puestos de defensa aérea de hidrógeno. En las condiciones del bloqueo y la falta de gasolina, la transferencia de automóviles de gasolina a hidrógeno permitió proteger eficazmente la ciudad de los bombardeos dirigidos por aviones enemigos. [una]
En 1979, el equipo creativo de empleados de NAMI (formado por Kuznetsov V.M. (jefe del grupo NAMI), Ramensky A.Yu. (estudiante de posgrado de NAMI), Kozlov Yu.A. desarrolló y probó un prototipo de minibús de la RAF , propulsado por hidrógeno y gasolina [2]
En 1982, el Consejo del Instituto Automotriz de Moscú ( MAMI ) consideró la disertación de Ramensky A.Yu. (supervisor Shatrov E.V.) para el grado de candidato de ciencias técnicas sobre el tema "Investigación de los procesos de trabajo de un motor de automóvil en composiciones de combustible de gasolina e hidrógeno". En Rusia, esta es aparentemente la primera disertación en la que se estudiaron en detalle los problemas de la teoría de los procesos de trabajo de un motor de combustión interna que funciona con hidrógeno [3] .
En 2006, la Asociación Nacional de Energía de Hidrógeno en el Foro Internacional sobre el Desarrollo de Tecnologías de Hidrógeno para la Producción de Energía, celebrado en Moscú del 6 al 10 de febrero de 2006, presentó un automóvil Gazelle con un motor de combustión interna que funciona con composiciones de combustible de gasolina e hidrógeno. . En ralentí y cargas bajas, típicas para el movimiento de un automóvil en condiciones urbanas, el motor de combustión interna funciona con hidrógeno, a medida que aumenta la carga, se suministra gasolina. En este caso, el suministro de hidrógeno se reduce. En el modo de máxima potencia, el motor de combustión interna funciona solo con gasolina. Esta organización del suministro de combustible le permite maximizar los beneficios del hidrógeno y la gasolina. El automóvil fue desarrollado con la participación de organizaciones miembros de NAVE (MPEI (TU), CJSC Avtokombinat 41 (Moscú), Audit-Premier LLC. [4]
Del 20 al 25 de agosto de 2006, NP NAVE realizó un rally de vehículos impulsados por hidrógeno a lo largo de la ruta Moscú - Nizhny Novgorod - Kazan - Nizhnekamsk - Cheboksary - Moscú. Al final del mitin, se realizó una conferencia de prensa en la Duma del Estado, en la que se discutió el papel de la regulación técnica en el desarrollo de la economía del hidrógeno en nuestro país, la necesidad de armonizar el marco regulatorio y técnico en el campo de las tecnologías del hidrógeno. con países extranjeros, incluidos EE. UU., la UE, Japón, China, India y otros [5]
En 2007, la Asociación Nacional de Energía de Hidrógeno (Rusia) en el XI Foro Económico Internacional de San Petersburgo presentó el primer automóvil doméstico de hidrógeno equipado con un motor de combustión interna y una central eléctrica combinada. El trabajo se llevó a cabo en estrecha colaboración con OAO "AVEKS", Instituto de Ingeniería Eléctrica de Moscú MPEI (TU) y CJSC Avtokombinat No. 41. Carga útil del vehículo 2000 kg. Potencia de accionamiento eléctrico 65-70 kW, potencia del motor de combustión interna 10 kW. El alcance del automóvil es de 200 km, incluidos 70 km con la batería sin recargar con un generador de motor de combustión interna. [6] [7]
En la URSS, las primeras publicaciones sobre pilas de combustible aparecieron en 1941 .
Los primeros estudios comenzaron en los años 60 . RSC Energia (desde 1966 ) desarrolló elementos PAFC para el programa lunar soviético . De 1987 a 2005, Energia produjo cerca de 100 celdas de combustible, que acumularon cerca de 80 mil horas en total.
Durante el trabajo en el programa Buran , se investigaron elementos alcalinos AFC. Se instalaron 10 kW en Buran . elementos combustibles
En las décadas de 1970 y 1980 , Kvant, junto con la planta de autobuses RAF de Riga , desarrolló elementos alcalinos para autobuses . En 1982 se fabricó un prototipo de autobús de pila de combustible . [ocho]
En 1989, el "Instituto de electroquímica de alta temperatura" ( Ekaterimburgo ) produjo la primera instalación SOFC con una capacidad de 1 kW.
En 1999, AvtoVAZ comenzó a trabajar con celdas de combustible. Para 2003, se crearon varios prototipos sobre la base del automóvil VAZ-2131 . Las baterías de celdas de combustible estaban ubicadas en el compartimiento del motor del automóvil, y los tanques con hidrógeno comprimido estaban en el compartimiento de equipajes, es decir, se utilizó la disposición clásica de la unidad de potencia y los cilindros de combustible. El desarrollo de un automóvil de hidrógeno fue dirigido por Ph.D. Mirzoev G.K.
En 2021, el gobierno de la Federación Rusa aprobó el "Concepto para el desarrollo de la producción y el uso del transporte eléctrico por carretera en la Federación Rusa para el período hasta 2030" [9] Para 2030, está previsto construir 1000 estaciones de carga para transporte por carretera con energía eléctrica procedente de pilas de combustible de hidrógeno. [diez]
A principios de la década de 1980 , la oficina de diseño de N. Kuznetsov ( Samara ) desarrolló motores de avión diseñados para aviones de pasajeros Tupolev . Estos motores impulsados por hidrógeno han sido probados en banco y en vuelo. Desafortunadamente, los eventos bien conocidos en Rusia a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990 no permitieron que el trabajo en los motores de aviones de hidrógeno de Kuznetsov se usara ampliamente en el transporte y la aviación de pasajeros. Hasta la fecha, varios motores de aviones Kuznetsov operativos suspendidos se han conservado en los almacenes de la oficina de diseño en Samara.
Además, a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, se probó un motor a reacción de aviación propulsado por hidrógeno líquido, instalado en un avión Tu-154 .
A fines de la década de 1980, Vladimir Lvovich Freishtadt de Research Enterprise of Hypersonic Systems (NIPGS) propuso el concepto de un vehículo hipersónico ; el hidrógeno se produce a bordo de la aeronave a partir de hidrocarburos. [once]
De acuerdo con la hoja de ruta del gobierno para el desarrollo de la energía del hidrógeno en Rusia hasta 2024 [12] , está previsto crear un prototipo de transporte ferroviario propulsado por hidrógeno en el país. El acuerdo en sí sobre el desarrollo y operación de trenes con pilas de combustible de hidrógeno se firmó a principios de septiembre de 2019 en el Foro Económico del Este entre Sakhalin , Russian Railways , Rosatom y Transmashholding (TMH) . Hasta mediados de 2021, el Ministerio de Energía de Rusia debería preparar una propuesta consolidada para la formación de clústeres para la prueba y la implementación integrada de tecnologías de energía de hidrógeno. Mientras tanto, el documento que se está formando en el ministerio para el aparato gubernamental está directamente relacionado con el proyecto de "hidrógeno" de Sakhalin y, muy probablemente, ya se considerará junto con el borrador del concepto para el desarrollo de la energía del hidrógeno en Rusia, que se está preparando. para entregar.
El argumento clave a favor del gas natural en la producción de hidrógeno hasta el momento es el bajo costo de su conversión, en el rango de $1.5 a $3 por 1 kg. Con una tecnología de electrólisis de agua más costosa , el costo aumenta considerablemente entre 2,5 y 3 veces. Es la cuestión de la rentabilidad del combustible de hidrógeno en comparación con el tradicional la que resulta ser una de las decisivas para los tecnólogos de TMH. El hecho es que el modelo existente de un tren de hidrógeno aumenta el costo de su ciclo de vida en más de 2 veces. Pero cuando se usa una tecnología basada en la producción a partir de gas natural, es bastante posible lograr una reducción en el costo del hidrógeno por un factor de 3 a 4 [13] .
Con el uso potencial de las redes de transmisión de gas en la exportación de hidrógeno a Europa, Gazprom y Novatek (cuya participación en las importaciones totales de gas a la UE en 2019 ascendió al 47,5%) competirán con las regiones más prometedoras de la Unión Europea en términos de generación de hidrógeno : estos son principalmente los países escandinavos , las aguas de los mares del Norte y Báltico , así como del sur de Europa .
La especialización clave del norte europeo son las tecnologías hidroeléctricas para la producción de hidrógeno (países escandinavos) o debido a la energía eólica (complejos acuáticos de FER ). El Sur de Europa (países mediterráneos) es rico en energía solar - aquí merece la pena prestar atención al acuerdo marroquí-alemán firmado en junio de 2020 sobre la construcción de la primera planta de hidrógeno verde en Marruecos . El proyecto, implementado en el marco de la asociación energética conjunta (PAREMA), que opera desde 2012, tiene como objetivo desarrollar soluciones industriales para la conversión de energía solar basadas en la tecnología Power-to-X.
Pero incluso teniendo en cuenta el atractivo económico, la cuestión de localizar la producción y el transporte de hidrógeno sigue sin resolverse. La posibilidad de utilizar el sistema de transmisión de gas existente se da como posibles opciones para las acciones de las empresas exportadoras de gas rusas en el mercado europeo del hidrógeno.
Las capacidades técnicas estimadas permiten aumentar el nivel de contenido de hidrógeno en la mezcla metano-hidrógeno (MVM) hasta un 20%, con su posterior entrega a través de la infraestructura de transporte de gas. Es más, incluso se propone trasladar el gasoducto Nord Stream y el Nord Stream 2 construyéndose completamente para la exportación de hidrógeno o aumentando la concentración de hidrógeno en el MAM al 70% [14] .
Hasta ahora, es más probable que Gazprom se base en lo indeseable de tal opción, señalando los riesgos de incumplimiento de las obligaciones contractuales a largo plazo tanto para el suministro de gas como para la calidad de las materias primas exportadas. Además, no está del todo claro: en este caso, ¿quién cargará con la inversión adicional en la modernización adaptativa de la infraestructura de transmisión de gas para el paso del MVS?
Según el experto regional Rinat Rezvanov, una posible solución al problema podría ser la producción de hidrógeno en el lado del consumidor, dentro de las estaciones compresoras de gas existentes . En consecuencia, la capacidad de las instalaciones de generación de hidrógeno cercanas a las plantas variará en función de los parámetros de la demanda local existente/prevista. Esto permitirá, por un lado, asegurar el volumen necesario de producción de hidrógeno tanto en la propia Rusia como en las regiones europeas, según la demanda declarada del mismo, y por otro lado, mantener la especialización del sistema de transporte de gas. sin iniciar programas especiales para su modernización o incluso construir líneas adicionales [13] .
En 2003, se estableció en Rusia la Asociación Nacional de Energía de Hidrógeno (NP NAVE); En 2004, P. B. Shelishch, hijo del legendario "teniente de hidrógeno", fue elegido presidente de la asociación.
En 2003, Norilsk Nickel y la Academia Rusa de Ciencias firmaron un acuerdo sobre investigación y desarrollo en el campo de la energía del hidrógeno. Norilsk Nickel ha invertido $40 millones en investigación.
En 2005, Norilsk Nickel fundó la empresa innovadora New Energy Projects , cuya tarea es desarrollar e implementar celdas de combustible.
En 2006, Norilsk Nickel adquirió una participación mayoritaria en la innovadora empresa estadounidense Plug Power , que es uno de los líderes en el desarrollo de la energía del hidrógeno. El director de Norilsk Nickel, Mikhail Prokhorov , dijo en febrero de 2007 que la empresa había invertido 70 millones de dólares en el desarrollo de plantas de hidrógeno y ya tenía "no solo muestras de laboratorio, sino de funcionamiento" que tardarían varios años en implementarse. El inicio de la implantación industrial del "proyecto hidrógeno", según él, está previsto para 2008. [15] .
En 2008, Norilsk Nickel dejó de financiar un proyecto en el campo de las tecnologías de hidrógeno y las pilas de combustible y llevó a la bancarrota a su filial de I+D OOO NIK NEP. El 29 de septiembre de 2009, el Tribunal de Arbitraje de la Región de Rostov declaró en quiebra a NIK NEP LLC (caso No. A53-19149/09). En el curso de las medidas de liquidación, el liquidador descubrió que el deudor no puede llevar a cabo actividades financieras y económicas sostenibles, el monto de las cuentas por pagar del deudor a la fecha de presentación de la solicitud ante el Tribunal de Arbitraje de la Región de Rostov ascendió a 206,121,777 rublos . Al mismo tiempo, el propio fundador de OJSC MMC Norilsk Nickel no tomó medidas para pagar la deuda con el colectivo laboral de la empresa, así como con las organizaciones que llevaron a cabo I + D en el campo de nuevos proyectos de energía. Como resultado de la quiebra, los contratistas no recibieron fondos por el trabajo realizado y aceptaron por un monto de casi 200 millones de rublos, los atrasos salariales pendientes de NIK NEP LLC a los empleados ascendieron a casi 20 millones de rublos. [dieciséis]
Desde 2008, la “locomotora” para el desarrollo de las tecnologías electroquímicas en general y de la energía del hidrógeno en particular ha sido una asociación científica de personas afines, que ya ha plasmado sus ideas y desarrollos en JSC InEnergy Group of Companies. La organización, junto con los principales institutos de la Academia Rusa de Ciencias, se dedica a actividades de investigación y desarrollo. Las empresas del grupo cuentan con todos los permisos necesarios, incluidas las licencias del FSB para trabajar con información que constituye un secreto de Estado.
En 2020, el gobierno ruso aprobó un plan de acción para el desarrollo de la energía del hidrógeno hasta 2024 [17] [18] . Rosatom está explorando la posibilidad de implementar proyectos en el campo del hidrógeno en Rusia y en el extranjero; una de las ideas es la organización de clústeres de hidrógeno "occidentales" y "orientales", que proporcionarán hidrógeno al mercado interno y la exportación, en Asia y Europa [19] .
En abril de 2021, se conoció sobre el Concepto Ruso para el Desarrollo de la Energía del Hidrógeno hasta 2024 , que establece que el país quiere suministrar al mercado mundial de 7,9 a 33,4 millones de toneladas de tipos de hidrógeno ecológicos, a partir de las exportaciones de hidrógeno de 23,6 a 100,2 mil millones de dólares al año, y tiene como objetivo tomar el 20% de este mercado para 2030 (el mercado de los portadores de energía de hidrógeno, sin embargo, aún no existe). Hasta el momento, no hay proyectos industriales para la producción de hidrógeno "verde" en Rusia, pero se están discutiendo en el gobierno medidas especiales de apoyo estatal para su aparición. [veinte]
La central nuclear de Kola fue elegida como sitio piloto para la producción de hidrógeno en Rusia , ya que la planta tiene un exceso de energía generada a bajo costo; Rosenergoatom tiene previsto iniciar la producción de hidrógeno en esta central nuclear en 2023 [21] .
Está prevista la creación de un "clúster de hidrógeno" en Sakhalin , donde se ha puesto en marcha un proyecto para lograr la neutralidad en carbono para 2025 y el comercio de unidades de carbono ; Las autoridades de Sajalín, Rusatom Overseas (una estructura de Rosatom que promueve las tecnologías nucleares rusas en el exterior) y la francesa Air Liquide (fabricante de gases industriales) firmaron un memorando de entendimiento en el campo de la producción y distribución de combustible bajo en carbono [22] . El proyecto de hidrógeno en Sakhalin está dirigido a los países de Asia y el Pacífico , que están listos para comprar hidrógeno "azul" y "amarillo" (producido a partir de gas natural y utilizando energía nuclear, es varias veces más barato que "verde" - desde $ 2 por kilogramo, contra $ 10 por kilogramo). [23] ; se supone que para 2030 Rosatom podrá satisfacer hasta el 40% de las necesidades de Japón . [24] [25]
En 2007, el Centro Técnico y de Ingeniería "Tecnologías de Hidrógeno" (ETC "VT" LLC) publicó en la revista de la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología "Boletín de Regulación Técnica" un aviso sobre el inicio de la discusión pública del proyecto federal ley “Reglamento Técnico de Seguridad de los Dispositivos y sistemas diseñados para la producción, almacenamiento, transporte y uso de hidrógeno. El procedimiento para presentar un proyecto de reglamento técnico a la Duma Estatal de la Federación de Rusia, establecido por la ley federal "Sobre el Reglamento Técnico", prevé la publicación de un aviso sobre el desarrollo de un proyecto de reglamento técnico en la edición impresa del federal órgano ejecutivo de la reglamentación técnica y su discusión pública. El desarrollo del proyecto se llevó a cabo en estrecha colaboración con NP NAVE, LLC Compañía Nacional de Innovación "Proyectos de Nueva Energía", MMC "Norilsk Nickel" y comités relevantes de la Duma Estatal. El desarrollador principal fue ITC VT, quien, de acuerdo con el procedimiento establecido por la ley, organizó su debate público, recopiló y procesó los comentarios y propuestas realizados durante el debate. La notificación sobre el desarrollo del proyecto se publicó en la revista "Boletín de reglamento técnico", No. 9 (46), 2007. La discusión del proyecto de reglamento técnico se llevó a cabo en la forma prescrita durante 2 meses. El aviso de finalización de la discusión pública del proyecto fue publicado en el Boletín de Reglamento Técnico, No. 11 (48), 2007. Luego de la discusión pública del proyecto en noviembre de 2007, prevista por la ley federal "Sobre Reglamento", fue presentado a la Duma Estatal por los presidentes de dos comités de la Duma, en el ámbito de jurisdicción de los cuales eran industria y energía, M.L. Shakkum, V.A. Yazev y diputado de la Duma Estatal de la 4ª convocatoria P.B. Shelishchem. Al proyecto de ley federal se le asignó el No. 496165-4. [26] .
En 2008, la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología, por orden del 5 de marzo de 2008 No. 542, estableció el Comité Técnico de Normalización No. 29 "Tecnologías de Hidrógeno" con el fin de desarrollar el sistema nacional de normalización y aumentar su eficiencia en el niveles estatal e interestatal. El TC N° 29 une de forma voluntaria a organizaciones y personas interesadas en el desarrollo de la normalización nacional e internacional en el campo de las tecnologías del hidrógeno y las pilas de combustible. La secretaría del TC N° 29 opera sobre la base de "ITC "VT"". P.B. fue aprobado como Presidente del TC N° 29. Shelishch, secretaria ejecutiva A.Yu. Ramensky. [27] .
En 2009, el Centro Técnico y de Ingeniería "Tecnologías de Hidrógeno" (LLC "ETC" VT "") publicó en la revista de la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología "Boletín de Regulación Técnica" (13/01/2009) un aviso sobre el inicio de la discusión pública del proyecto de ley federal "Reglamento técnico para la seguridad de las centrales eléctricas de pilas de combustible". El desarrollo del proyecto se llevó a cabo en estrecha colaboración con NP NAVE, LLC Compañía Nacional de Innovación "Proyectos de Nueva Energía", MMC "Norilsk Nickel" y el comité de perfil de la Duma Estatal.
En 2010, el Comité Técnico de Normalización "Tecnologías del Hidrógeno" (TC 29) introdujo la primera serie de normas nacionales relacionadas con las tecnologías del hidrógeno, que entró en vigor el 1 de julio de 2011 (desarrollador NP NAVE):