Построенное в Зеленодольске прогулочно-экскурсионное судно, работающее на водородном топливе, в обозримой перспективе может быть запущено в коммерческую эксплуатацию – переговоры с судоходными компаниями Санкт-Петербурга, власти которого делают ставку на экологичность речных перевозок, уже ведутся. Препятствием для масштабирования технологии служит дороговизна водородного топлива и отсутствие заправочной инфраструктуры. Тем не менее авторы проекта уверяют, что в перспективе водородным судам может покориться даже Байкал. Подробности – в материале KazanFirst.
История «Экобалта» — первого российского пассажирского судна на водородных топливных элементах — началась осенью 2022 года, когда в рамках XI Петербургского международного газового форума был подписан договор между ФГУП «Крыловский государственный научный центр» и АО «Зеленодольский завод им. А.М. Горького» о строительстве инновационного судна с энергетической установкой на базе опытного образца универсального функционального модуля на водородных топливных элементах.
Заказчиком выступило министерство промышленности и торговли РФ, с которым Крыловский центр заключал государственный контракт. За разработку проекта судна отвечало петербургское ЦКБ «Балтсудопроект», входящее в состав Крыловского научного центра, а создание водородных модулей поручили Научно-производственному комплексу водородной энергетики.
Закладка судна с проектным обозначением 00393 состоялась в Татарстане в конце февраля 2023 года, а уже 22 августа следующего года судно длиной 15,4 м, шириной около 3,3 м, пассажировместимостью 10 человек и экипажем из двух человек спустили на воду. После этого начались испытания, которые должны были подтвердить работоспособность водородной энергоустановки. По итогам государственных приемочных испытаний экскурсионного прогулочного судна «Экобалт» Российское Классификационное Общество дало «зеленый свет» для строительства и эксплуатации прогулочных судов такого класса на водоемах Российской Федерации.
«Я всем говорил – вспомните школьную программу»
Как рассказал KazanFirst начальник ЦКБ «Балтсудопроект» Андрей Обухов, переход от традиционного дизеля к альтернативным видам топлива, пусть даже и в экспериментальном режиме, потребовал полного пересмотра подходов к проектированию и строительству:
— Совместная работа конструкторов, учёных Крыловского центра и производственников Зеленодольского судостроительного завода позволила создать судно, которое стало первым и пока единственным в России, прошедшим полный цикл проектирования, постройки, испытаний и сертификации в Российском морском регистре судоходства, — говорит он. — При этом судно в максимальной степени оснащено отечественными комплектующими, а энергетическая установка изготовлена в Крыловском центре с проведением необходимых испытаний.
В основе последней — 340 топливных элементов, каждый из которых тестируется системой управления в режиме реального времени с частотой один замер в одну сотую секунды. Система контроля отслеживает напряжение каждого элемента, параметры подачи водорода, температуру и давление.
Как поясняет главный конструктор «Экобалта», на судне реализован многоступенчатый комплекс защиты: системы контроля концентрации водорода со срабатыванием при достижении 4% внутри или снаружи, орошения баллонной группы при повышении температуры и аварийного сброса водорода.
Не менее сложной задачей стала отработка взаимодействия разных систем управления, которые поставляли различные организации-соисполнители:
— Одна организация осуществляла изготовление электрооборудования, вторая — систем управления топливными элементами. Надо было согласовать протоколы передачи данных, каждый запрос и ответ. Появляется график на ноутбуке одной организации, этот же график должен быть и у другой, — объясняет Обухов.
Впрочем, на этапе производства судостроители столкнулись не только с технологическими сложностями, но и с серьёзным психологическим барьером со стороны работников предприятия, доселе не имевшими дела с водородными технологиями — новая установка воспринималась как потенциальная угроза:
— Сначала очень настороженно к нему относились все, включая руководителей. Все говорили: зачем вы водородную бомбу строите на заводе? А я говорю: ты плохо учился в школе – вспомни школьную программу, подними учебники, прочитай свойства водорода. А когда уже появились системы контроля концентрации, орошения, сброса, все выдохнули и стали просто работать, — вспоминает советник генерального директора АО «Судостроительная корпорация «АК Барс» Ильдар Мингалеев.
Первый физический пуск энергоустановки состоялся в марте, когда навигация ещё не открылась, а сроки, тем не менее, поджимали. Татарстанские судостроители нашли решение: вместо гребных винтов к энергоустановке подключили тепловые пушки, которые грели цех, а систему охлаждения запитали от береговой сети.
— Судно стоит в цехе. Март, навигации нет. Что нам ждать? У нас же сроки. Мы вместо нагрузки подключили тепловые пушки, электроэнергией, вырабатываемой энергоустановкой, грели цех. И осуществили такой физический пуск, — рассказывает советник гендиректора Судостроительной корпорации «АК Барс».
Подобная «импровизация» позволила провести настройку всех систем и интерфейсов ещё до выхода на воду, сэкономив судостроителям несколько месяцев.
Шесть часов на одной заправке
Судно, построенное в Зеленодольске, представляет собой пассажирский катер экскурсионного назначения, технические характеристики продиктованы параметрами базового функционального модуля энергоустановки:
— Все характеристики судна выстроены под мощность функционального модуля энергоустановки — примерно от 70 до 80 кВт потребления, — говорит Обухов.
Судно способно двигаться по рекам, каналам и озерам с определенным волнением и ветровым воздействием (высота волны до 0,5–0,7 м, удаление от берега — до 2,5 морских миль). Скорость судна на полном ходу — 15 км/ч (6–7 узлов), что соответствует экскурсионному режиму.
Запас хода на полной скорости — более шести часов при одной заправке. При этом судно является «гибридом»: помимо водородной энергоустановки, которая является основной, есть вспомогательная (аварийная) — традиционный аккумуляторный блок.
— Накопитель энергии обеспечивает ещё два часа работы судна. В случае незапланированной остановки главной энергоустановки судно может вернуться к пункту отправления или к береговой черте, пришвартоваться без какой-либо опасности для жизни пассажиров, — поясняет начальник ЦКБ «Балтсудопроект».
Одним из важнейших преимуществ судна на водородных топливных элементах Обухов называет его акустическую малозаметность: в отличие от машины, работающей на дизельном топливе, катер на водороде идёт практически бесшумно, что в перспективе может сделать его востребованным на природных экскурсионных маршрутах с особыми экологическими требованиями.
— Мы не шумим, как обычный дизель. Мы вообще не шумим. Имеем возможность очень эластично набирать мощность — энергоустановка набирает максимальную мощность за две секунды, — подчеркивает эксперт.
На этапе испытаний судна некоторые открытые источники сообщали о возможности эксплуатации судна на Байкале, однако разработчики уверяют, что в настоящее время это невозможно.
— Для Байкала мощность должна быть порядка 450–500 кВт. Здесь — 70. Это судно не для Байкала по высоте волны, автономности, дальности плавания и численности пассажиров, — говорит Мингалеев.
Когда водород станет конкурентным
В разработку и строительство судна Минпромторг РФ, будучи заказчиком проекта, вложил более 630 млн рублей – это данные из открытых источников. Однако собеседники KazanFirst конкретные цифры не называют:
— Озвучивать стоимость судна, которое имеет в своём составе энергоустановку, сделанной впервые в качестве опытной, с разработкой технологий, вплоть до изготовления оснастки, было бы некорректно. Если сравнивать, то сравнивать надо одинаковые вещи. Давайте возьмём судно, возьмём производственные процессы по изготовлению дизеля и вложим туда в стоимость. Тогда будет сравнимая история, — поясняет Обухов.
Впрочем, дело не только и не столько в стоимости самого судна, сколько в объёме эксплуатационных расходов: сегодня дизельное топливо пока остается вне конкуренции. Причина — в способе получения водорода. На судне используется так называемый «зеленый» водород, полученный наиболее экологичным, но в то же время и самым дорогим методом электролиза. По оценкам Мингалеева, килограмм «зеленого» водорода дороже дизтоплива в 5-10 раз.
Альтернатива «зеленому» водороду есть: технология парового реформинга метана (получение водорода из природного газа), используемая на некоторых химических комбинатах, которая позволяет сделать цену чистого водорода сопоставимой со стоимостью дизеля.
— В Ангарске есть химический комбинат (АО «Ангарский электролизный химический комбинат» — Ред.), где водород есть просто в технологии. Его надо вытащить оттуда, упаковать в баллоны и привезти. Водород — четыре девятки после запятой, чистый. 200 рублей за килограмм — это уже конкурентная цена в пересчете на грамм топлива на пассажиро/километр, — поясняет Мингалеев.
Не менее болезненный для дальнейшего развития проекта вопрос — заправочная инфраструктура: на вопрос KazanFirst, в каком состоянии она сегодня находится, Обухов ответил предельно кратко — ни в каком. Сегодня водородная заправочная станция существует в единственном экземпляре: она была разработана и изготовлена в рамках опытно-конструкторских работ на заводе им.Горького для проведения испытаний судна.
«Чайка» взлетела. Пойдет ли «Экобалт»?
Сегодня водородную тематику в судостроении активно продвигают Япония, Китай и ряд других государств. В России технология только пробивает себе место под солнцем: в настоящее время владельцем судна по-прежнему является его же заказчик – Минпромторг РФ.
Тем не менее, по словам начальника ЦКБ «Балтсудопроект», переговоры с судоходными компаниями Санкт-Петербурга уже ведутся — Северная столица с её сетью рек и каналов могла бы стать идеальным местом для эксплуатации «Экобалта».
Косвенным подтверждением того, что первый российский водородоход сможет пришвартоваться в Санкт-Петербурге, могут послужить слова губернатора города – Александр Беглов ранее заявлял, что при запуске новых водных маршрутов город отдает предпочтение экологичным судам.
Отметим, в Санкт-Петербурге уже эксплуатируется работающий на сжиженном природном газе двухпалубный теплоход «Чайка», построенный в Зеленодольске в 2020 году. Изначально её планировали использовать на экскурсионных прогулках по Волге из Казани в Свияжск, однако в 2021 году судно было передано в лизинг ООО «Газпром СПГ технологии». В 2023 году началось её использование на регулярных перевозках по маршруту «Санкт-Петербург — Петергоф». В мае Беглов сообщил, что уже в этом году «Чайка» встанет на маршрут от набережной адмирала Макарова к Южной дороге Крестовского острова и далее к «Лахта Центру».
Ильдар Мингалеев говорит, что опыт «Чайки», в том числе, и не самый удачный (в процессе эксплуатации судна на СПГ был выявлен ряд существенных недостатков) использовался при проектировании и строительстве «Экобалта»:
— Но тогда мы действовали в рамках постановления правительства, а здесь опирались на научно-технический совет и правила Речного регистра. Поэтому процесс был сложнее из-за регулярных требований. Но если бы мы не прошли «Чайку», создать судно на водородном топливе было бы невозможно.
На Байкале крест не ставят
Тот факт, что построенный в Зеленодольске «Экобалт» покорить Байкал не сможет, вовсе не означает, что проект водородного судна для сибирского моря невозможен в принципе: напротив, существующую модель можно расценивать в качестве первого шага к разработке более мощных судов.
— Следующий этап, по нашему пониманию, — мощность энергоустановки порядка мегаватта. Это десять модулей, которые собираются в некую архитектуру, как батарейки вкладываются в элементы, — поясняет Андрей Обухов.
Собеседники KazanFirst заверяют, что байкальский проект уже несколько лет обсуждается в рамках рабочей группы, в которую входят представители администрации Иркутской области и общественной организации «Байкальское содружество». И Татарстан здесь может сыграть ключевую роль не только в части судостроения.
— Есть проект: от Иркутска до Листвянки пассажиров довозить на водородном автобусе КАМАЗа, а здесь пересаживать на наше судно, работающее на водороде. Экологически чистый проект, — заключает Ильдар Мингалеев.
