Водородная революция: как топливные элементы меняют транспорт, энергетику и технологии в 2025 году

Топливные элементы вышли из лабораторий на передний план в революции чистой энергетики. В 2025 году энергетика на водороде набирает беспрецедентный импульс в различных отраслях. Эти устройства вырабатывают электроэнергию электрохимическим способом — часто с использованием водорода — с нулевыми выбросами (только водяной пар) и высокой эффективностью. Все ведущие экономики теперь рассматривают топливные элементы как ключ к декарбонизации секторов, до которых трудно добраться с помощью батарей и электросетей. Правительства внедряют водородные стратегии, компании инвестируют миллиарды в НИОКР и инфраструктуру, а транспортные средства и энергетические системы на топливных элементах выходят на рынок в растущих масштабах. В этом отчете представлен подробный обзор современного состояния топливных элементов, включая основные типы топливных элементов и их применение в транспорте, стационарной энергетике и портативных устройствах. Мы рассматриваем последние технологические инновации, которые повышают эффективность и снижают стоимость, оцениваем экологическое воздействие и экономическую целесообразность топливных элементов, а также анализируем новейшие рыночные тенденции, политику и развитие отрасли по всему миру. Включены мнения ученых, инженеров и лидеров отрасли, чтобы подчеркнуть как энтузиазм, так и вызовы на пути вперед.

Топливные элементы — не новая идея: ранние щелочные элементы помогали питать космические корабли «Аполлон», — но сейчас они, наконец, готовы к массовому внедрению. Как отметила доктор Сунита Сатьяпал, многолетний директор водородной программы Министерства энергетики США, в интервью 2025 года: поддерживаемые государством НИОКР позволили получить более «1000 патентов США… включая катализаторы, мембраны и электролизеры», а также привели к реальным успехам, таким как «около 70 000 коммерческих водородных погрузчиков на топливных элементах, работающих в крупных компаниях, таких как Amazon и Walmart», что доказывает, что целевое финансирование «может способствовать прорывам на рынке». innovationnewsnetwork.com Современные топливные элементы стали эффективнее, долговечнее и доступнее, чем когда-либо, но препятствия остаются. Стоимость, водородная инфраструктура и долговечность по-прежнему являются «одними из самых серьезных проблем», по словам Сатьяпал innovationnewsnetwork.com, а скептики отмечают, что прогресс иногда отставал от ожиданий. Тем не менее, при активной поддержке и инновациях отрасль топливных элементов переживает значительный рост и оптимизм, закладывая основу для будущего на водороде. Как сказал главный инженер по водородным технологиям Toyota, «Это был нелегкий путь, но это правильный путь». pressroom.toyota.com

(В разделах ниже мы рассмотрим все аспекты революции топливных элементов, с актуальными данными и цитатами экспертов со всего мира.)

Основные типы топливных элементов

Топливные элементы бывают нескольких типов, каждый из которых имеет уникальные электролиты, рабочие температуры и наилучшие области применения energy.gov. Основные категории включают:

• Топливные элементы с протонно-обменной мембраной (PEMFC) – Также называемые топливными элементами с полимерной электролитной мембраной, PEMFC используют твердую полимерную мембрану в качестве электролита и катализатор на основе платины. Они работают при относительно низких температурах (~80°C), что обеспечивает быстрый запуск и высокую удельную мощность energy.gov. Топливные элементы PEM требуют чистого водорода (и кислорода из воздуха) и чувствительны к примесям, таким как окись углерода energy.gov. Их компактная, легкая конструкция делает их идеальными для транспортных средств – на самом деле, большинство водородных автомобилей, автобусов и грузовиков сегодня работают на PEMFC energy.gov. Автопроизводители потратили десятилетия на совершенствование технологии PEM, снижая содержание платины и увеличивая долговечность.
• Твердотельные оксидные топливные элементы (SOFC) – SOFC используют твердый керамический электролит и работают при очень высоких температурах (600–1 000°C) energy.gov. Это позволяет внутреннюю риформинг топлива – они могут работать на водороде, биогазе, природном газе или даже окиси углерода, преобразуя эти виды топлива во внутренний водород energy.gov. SOFC могут достигать ~60% электрического КПД (и >85% в режиме комбинированного производства тепла и электроэнергии) energy.gov. Им не нужны катализаторы из драгоценных металлов благодаря высокой рабочей температуре energy.gov. Однако экстремальный нагрев означает медленный запуск и проблемы с материалами (термические напряжения и коррозия) energy.gov. SOFC в основном используются для стационарного энергоснабжения (от установок мощностью 1 кВт до многомегаваттных электростанций), где их топливная гибкость и эффективность являются огромными преимуществами. Компании, такие как Bloom Energy, внедряют системы SOFC для дата-центров и коммунальных предприятий, а в Японии десятки тысяч небольших SOFC используются в домах для комбинированного производства тепла и электроэнергии.
• Топливные элементы на фосфорной кислоте (PAFC) – PAFC используют жидкую фосфорную кислоту в качестве электролита и обычно платиновый катализатор. Это более старая, «технология топливных элементов первого поколения», которая стала первой, получившей коммерческое стационарное применение energy.gov. PAFC работают при температуре ~150–200°C и более устойчивы к нечистому водороду (например, полученному реформингом природного газа), чем PEMFC energy.gov. Они использовались в стационарных приложениях, таких как автономные генераторы для больниц и офисных зданий, а также даже в некоторых ранних испытаниях автобусов energy.gov. PAFC могут достигать ~40% электрического КПД (до 85% при когенерации) energy.gov. Недостатки – их большой размер, большой вес и высокое содержание платины, что делает их дорогими energy.gov. Сегодня PAFC все еще производятся такими компаниями, как Doosan, для стационарного электроснабжения, хотя они сталкиваются с конкуренцией со стороны более новых типов.
• Щелочные топливные элементы (AFC) – Одни из первых разработанных топливных элементов (использовались NASA в 1960-х годах), AFC используют щелочной электролит, такой как гидроксид калия. Они обладают высокой производительностью и эффективностью (более 60% в космических приложениях) energy.gov. Однако традиционные AFC с жидким электролитом чрезвычайно чувствительны к углекислому газу – даже CO₂ в воздухе может ухудшать их работу за счет образования карбонатов energy.gov. Это исторически ограничивало применение AFC замкнутыми средами (например, космическими аппаратами) или требовало очищенного кислорода. Современные разработки включают щелочные мембранные топливные элементы (AMFC), использующие полимерную мембрану, что снижает чувствительность к CO₂ energy.gov. AFC могут использовать недрагоценные металлы в качестве катализаторов, что потенциально делает их дешевле. Компании вновь обращаются к щелочной технологии для определённых применений (например, британская AFC Energy внедряет щелочные системы для автономного электроснабжения и зарядки электромобилей). Остаются проблемы с устойчивостью к CO₂, долговечностью мембран и меньшим сроком службы по сравнению с PEM energy.gov. Сегодня AFC находят нишевое применение, но продолжающиеся НИОКР могут сделать их жизнеспособными в диапазоне малой и средней мощности (от ватт до киловатт).
• Топливные элементы на расплавленных карбонатах (MCFC) – MCFC являются высокотемпературными топливными элементами (работают при ~650°C), которые используют электролит из расплавленной карбонатной соли, удерживаемый в керамической матрице energy.gov. Они предназначены для крупных стационарных электростанций, работающих на природном газе или биогазе – например, для выработки электроэнергии коммунальными предприятиями или промышленной когенерации. В MCFC могут использоваться никелевые катализаторы (без платины), а также внутреннее реформирование углеводородов в водород при рабочей температуре energy.gov. Это означает, что системы MCFC могут напрямую использовать такие виды топлива, как природный газ, производя водород на месте и тем самым упрощая систему (внешний риформер не требуется) energy.gov. Их электрический КПД может достигать 60–65%, а при совместном использовании отходящего тепла – превышать 85% energy.gov. Основной недостаток – долговечность: горячий, коррозионно-активный карбонатный электролит и высокая температура ускоряют деградацию компонентов, ограничивая срок службы примерно до 5 лет (~40 000 часов) в современных конструкциях energy.gov. Исследователи ищут более коррозионно-стойкие материалы и конструкции для увеличения срока службы. MCFC были внедрены на электростанциях мощностью в сотни мегаватт в Южной Корее (один из мировых лидеров по стационарным топливным элементам, с более 1 ГВт установленной мощности топливных элементов по состоянию на середину 2020-х) fuelcellsworks.com. В США такие компании, как FuelCell Energy, предлагают электростанции на MCFC для коммунальных предприятий и крупных объектов, часто в партнерстве с поставщиками природного газа.
• Топливные элементы на прямом метаноле (DMFC) – Подтип технологии топливных элементов с протон-обменной мембраной (PEM), DMFC окисляют жидкий метанол (обычно смешанный с водой) непосредственно на аноде топливного элемента energy.gov. Они производят CO₂ в качестве побочного продукта (так как метанол содержит углерод), но предлагают удобное жидкое топливо, которое проще в обращении, чем водород. Энергетическая плотность метанола выше, чем у сжатого водорода (хотя и ниже, чем у бензина), и он может использовать существующую топливную инфраструктуру energy.gov. DMFC обычно представляют собой маломощные устройства (от десятков ватт до нескольких кВт), используемые в портативных и удалённых приложениях: например, автономные зарядные устройства для аккумуляторов, военные портативные источники питания или небольшие мобильные устройства. В отличие от водородных PEMFC, DMFC не требуют баллонов высокого давления – топливо можно перевозить в лёгких бутылках. Однако системы DMFC имеют более низкий КПД и плотность мощности, а катализатор может быть отравлен промежуточными продуктами реакции. Они также всё ещё используют катализаторы из драгоценных металлов. В 2000-х годах DMFC вызывали интерес для потребительской электроники (прототипы топливных мобильных телефонов и ноутбуков), но современные литиевые аккумуляторы в основном вытеснили их в этой области. Сегодня DMFC и аналогичные портативные топливные элементы используются там, где требуется длительное автономное питание без тяжёлых аккумуляторов или генераторов – например, военными и для удалённых экологических датчиков. Рынок DMFC остаётся относительно небольшим (сотни миллионов долларов США по всему миру imarcgroup.com), но ведётся постоянная работа по улучшению характеристик и долговечности топливных элементов на метаноле techxplore.com.

Каждый тип топливных элементов имеет преимущества, подходящие для определённых случаев использования – от быстро запускающихся автомобильных двигателей (PEMFC) до электростанций мегаваттного класса (MCFC и SOFC). Таблица 1 ниже суммирует ключевые характеристики и типичные области применения:

(Таблица 1: Сравнение основных типов топливных элементов – PEMFC, SOFC, PAFC, AFC, MCFC, DMFC) energy.gov

Тип топливного элемента	Электролит и температура	Ключевые применения	Преимущества	Недостатки
PEMFC	Полимерная мембрана; ~80°C	Транспорт (автомобили, автобусы, погрузчики); некоторые стационарные и портативные применения	Высокая удельная мощность; быстрый запуск; компактность energy.gov	Требует чистого H₂ и платинового катализатора; чувствителен к примесям energy.gov.
SOFC	Керамический оксид; 600–1000°C	Стационарная энергетика (микро-ТЭЦ, крупные установки); потенциал для судов, удлинителей хода	Гибкость по топливу (может использовать природный газ, биогаз); очень высокая эффективность (60%+); не нужны драгоценные металлы energy.gov.	Медленный запуск; проблемы с материалами из-за высоких температур; требуется теплоизоляция и управление термоциклированием energy.gov.
PAFC	Жидкая фосфорная кислота; ~200°C	Стационарные ТЭЦ (класс 200 кВт); ранние демонстрации на автобусах	Зрелая технология; устойчива к реформированному топливу (допустимо некоторое содержание CO) energy.gov; высокая эффективность ТЭЦ (85% с использованием тепла).	Крупные и тяжелые; высокая загрузка платины (дорого) energy.gov; ~40% электр. эффективность; постепенное снижение использования.
AFC	Щелочной (KOH или мембрана); ~70°C	Космические применения; нишевые портативные и резервные системы	Высокая эффективность и производительность (в среде без CO₂) energy.gov; возможно использование недрагоценных катализаторов.	Нетерпимость к CO₂ (кроме усовершенствованных версий AMFC) energy.gov; традиционные конструкции требуют чистого O₂; новые мембранные типы еще совершенствуются по долговечности energy.gov.
MCFC	Плавленый карбонат; ~650°C	Электростанции промышленного масштаба; промышленная ТЭЦ (сотни кВт до нескольких МВт)	Гибкость по топливу (внутреннее реформирование CH₄); высокая эффективность (~65% электр.) energy.gov; используются дешевые катализаторы (никель).	Короткий срок службы (~5 лет) из-за коррозии <a href=»https://www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells#:~:text=itself%20by%20a%20process%20called,reformingenergy.gov; очень высокая рабочая температура; только для крупного стационарного использования (не подходит для транспортных средств).
DMFC	Полимерная мембрана (подача метанола); ~60–120°C	Портативные генераторы; замена военных аккумуляторов; небольшие мобильные устройства	Использует жидкое топливо метанол (легко транспортировать, высокая энергоёмкость по сравнению с H₂) energy.gov; простая заправка.	Низкая мощность и эффективность; выделяет немного CO₂; проблемы с проникновением метанола и отравлением катализатора.

(Примечание: Существуют и другие специализированные типы топливных элементов, такие как регенеративные/реверсивные топливные элементы, которые могут работать в обратном режиме как электролизёры, или микробиологические топливные элементы, использующие бактерии для выработки энергии, но они выходят за рамки данного отчёта. Мы сосредотачиваемся на основных коммерческих/исследовательских категориях, перечисленных выше.)

Топливные элементы в транспорте

Возможно, самое заметное применение топливных элементов — это транспорт. Водородные электромобили на топливных элементах (FCEV) дополняют аккумуляторные электромобили, обеспечивая быструю заправку и большой запас хода при нулевых выбросах из выхлопной трубы. В 2025 году автобусы, грузовики, легковые автомобили и даже поезда на топливных элементах внедряются всё активнее, особенно там, где вес батарей или время зарядки создают проблемы. Как отметила коалиция из более чем 30 генеральных директоров отрасли в совместном письме лидерам ЕС, «водородные технологии жизненно важны для обеспечения диверсифицированной, устойчивой и экономически эффективной декарбонизации автомобильного транспорта», утверждая, что двухпутевой подход с использованием как батарей, так и топливных элементов «будет дешевле для Европы, чем полная ставка только на электрификацию». hydrogen-central.com

Легковые автомобили и внедорожники на топливных элементах

Пассажирские FCEV, такие как Toyota Mirai и Hyundai Nexo, присутствуют на рынке уже несколько лет. Они используют стопки топливных элементов PEM для питания электродвигателей, аналогично аккумуляторным электромобилям, но заправляются водородом за 3–5 минут. Toyota, Hyundai и Honda совместно выпустили на дороги десятки тысяч автомобилей на топливных элементах по всему миру (хотя это всё ещё ниша по сравнению с аккумуляторными электромобилями). По состоянию на 2025 год мировой рынок FCEV оценивается примерно в 3 миллиарда долларов, с прогнозируемым ежегодным ростом более 20% globenewswire.com. Наибольший спрос наблюдается в регионах с развитой водородной инфраструктурой: Калифорния (США), Япония, Южная Корея и некоторые страны Европы (Германия, Великобритания и др.). Например, в Германии сейчас работает более 100 водородных заправочных станций по всей стране globenewswire.com, а в Японии — около 160 станций, что делает эти страны основными рынками для FCEV. Франция запустила национальный водородный план на сумму 7 млрд евро, который включает внедрение водородных автобусов и легких коммерческих автомобилей для нужд государства и общественного транспорта globenewswire.com.

Автопроизводители по-прежнему привержены технологии топливных элементов как части многовекторной стратегии. Toyota в 2025 году представила широкую дорожную карту для «водородного общества», расширяя использование топливных элементов за пределы седана Mirai на тяжелые грузовики, автобусы и даже стационарные генераторы pressroom.toyota.com. «Многие усилия Toyota по декарбонизации были сосредоточены на электромобилях с батареями, но силовые установки на водородных топливных элементах остаются важной частью нашей многовекторной стратегии», подтвердили в компании pressroom.toyota.com. Подход Toyota включает совместную работу по установлению стандартов: «Мы сотрудничаем с компаниями, которые традиционно были бы нашими конкурентами, чтобы разрабатывать стандарты для водородной заправки… признавая, что отраслевой стандарт принесет больше пользы, чем наше собственное конкурентное преимущество», — сказал Джей Сакетт, главный инженер Toyota по перспективной мобильности pressroom.toyota.com. Такое отраслевое сотрудничество направлено на обеспечение единых протоколов заправки и стандартов безопасности, что, в свою очередь, может ускорить внедрение.

С точки зрения характеристик, новейшие автомобили на топливных элементах не уступают обычным транспортным средствам. Внедорожник Hyundai NEXO (модель 2025 года) заявляет о запасе хода более 700 км на одной заправке водородом globenewswire.com. Эти автомобили не выбрасывают загрязняющих веществ, а их единственный побочный продукт — вода: Mirai даже прославился тем, что капал воду на дорогу, чтобы это доказать. Автопроизводители работают над снижением стоимости: цена второго поколения Mirai снизилась, а китайские производители также выходят на рынок с более дешевыми моделями (часто при поддержке государственных субсидий). Тем не менее, инфраструктура заправки по-прежнему остается проблемой «курицы и яйца» для потребительских FCEV — по состоянию на 2025 год в мире насчитывается около 1000 водородных заправочных станций, что ничтожно мало по сравнению с автозаправками или пунктами зарядки электромобилей. Многие страны финансируют строительство станций; например, немецкая инициатива H2 Mobility нацелена на создание национальной водородной автомагистрали, а государственные программы Калифорнии субсидируют десятки станций для поддержки более 10 000 FCEV.

Автобусы и общественный транспорт

Транзитные автобусы стали одним из первых основных направлений для топливных элементов. Автобусы возвращаются в депо (что упрощает заправку) и работают долгие часы, что соответствует преимуществам топливных элементов — быстрой заправке и большому запасу хода. В Европе к январю 2023 года эксплуатировалось 370 автобусов на топливных элементах, а к 2025 году планируется более 1200 sustainable-bus.com. Масштабирование поддерживается программами финансирования ЕС (такими как проекты JIVE и Clean Hydrogen Partnership), которые помогают городам закупать водородные автобусы. Прогресс заметен: в Европе за первую половину 2025 года был зафиксирован рост регистраций водородных автобусов на 426% по сравнению с прошлым годом (279 единиц в первом полугодии 2025 против 53 в первом полугодии 2024) sustainable-bus.com. Обычно эти автобусы используют системы топливных элементов PEM (от таких производителей, как Ballard Power Systems, Toyota или Cummins) в сочетании с гибридными батареями. Они обеспечивают запас хода 300–400 км на одной заправке и избегают ограничений по весу и дальности, с которыми сталкиваются электробусы на батареях на длинных маршрутах или в холодном климате.

Такие города, как Лондон, Токио, Сеул и Лос-Анджелес, уже ввели в эксплуатацию водородные автобусы. Например, Вена выбрала водородные автобусы для некоторых маршрутов в центре города, чтобы избежать установки зарядной инфраструктуры в центре; используя водородные автобусы, они «больше не нуждаются в зарядной инфраструктуре в центре города и могут сократить размер парка (водородные автобусы обслуживают маршруты с меньшим количеством транспортных средств благодаря быстрой заправке и большему запасу хода)», отметил оператор общественного транспорта sustainable-bus.com. Практические результаты обнадеживают — транспортные агентства сообщают, что автобусы на топливных элементах достигают доступности и времени заправки, сопоставимых с дизельными, а их выхлоп — это водяной пар, что улучшает качество воздуха. Основной недостаток — стоимость: автобус на топливных элементах может стоить в 1,5–2 раза дороже дизельного. Однако крупные заказы и новые модели способствуют снижению цен. В 2023 году Болонья (Италия) заказала 130 водородных автобусов (модели Solaris Urbino) — это крупнейший на сегодняшний день единичный тендер на водородные автобусы sustainable-bus.com, что свидетельствует о доверии к масштабированию. Китай, в частности, уже имеет тысячи автобусов на топливных элементах на дорогах (Шанхай и другие города внедрили их на городских маршрутах и для зимней Олимпиады 2022 года). Фактически, на долю Китая приходится более 90% всех автобусов FCEV в мире, и страна быстро внедряет водородный транспорт и логистические автомобили при активной поддержке государства globenewswire.com.

Эксперты отрасли считают, что топливные элементы будут доминировать в сегменте междугородних автобусов и тяжелого транспорта. «Технология водородных топливных элементов набирает популярность как предпочтительный вариант для “постдизельного” будущего в дальнемагистральных перевозках», пишет журнал Sustainable Bus, ссылаясь на несколько проектов по разработке междугородних автобусов на топливных элементах sustainable-bus.com. Например, FlixBus (крупный европейский оператор междугородних автобусов) тестирует автобус на топливных элементах с целевым запасом хода более 450 км sustainable-bus.com. Такие производители, как Van Hool и Caetano, также разрабатывают автобусы на водороде. Для интенсивной эксплуатации требуется повышенная долговечность: современные топливные элементы из легковых автомобилей служат примерно 5 000–8 000 часов, а автобусу или грузовику требуется около 30 000+ часов. Freudenberg, разрабатывающая топливные элементы для автобусов, имеет «специальную конструкцию для тяжелых условий эксплуатации с минимальным сроком службы 35 000 часов», что отражает десятикратное увеличение долговечности, необходимое для коммерческих автопарков sustainable-bus.com. Это одна из инженерных задач, которые решаются для того, чтобы топливные элементы соответствовали жестким требованиям к рабочему циклу в общественном транспорте и грузоперевозках.

Грузовики и тяжелый транспорт

Тяжелые грузовики считаются одним из самых перспективных и необходимых применений топливных элементов. Для этих транспортных средств важны большая дальность хода, быстрая заправка и высокая грузоподъемность — именно в этих областях аккумуляторы испытывают трудности из-за веса и времени зарядки. Грузовики на топливных элементах можно заправить за 10–20 минут, и они перевозят достаточно водорода для пробега более 500 км, при этом сохраняя грузоподъемность (поскольку водородные баки легче массивных аккумуляторных батарей с эквивалентной энергией). Крупные производители грузовиков реализуют программы: Daimler Truck и Volvo создали совместное предприятие (cellcentric) для производства топливных элементов для грузовиков, нацеливаясь на массовое производство в конце этого десятилетия. Nikola, Hyundai, Toyota, Hyzon и другие уже имеют прототипы или первые коммерческие топливные грузовики на дорогах в 2025 году. Европейский Альянс водородной мобильности однозначно заявил, что «Тяжелые грузоперевозки на дальние расстояния — основной сценарий использования водорода в автомобильной отрасли, а топливные элементы для тяжелых грузовиков — ключевая технология», необходимая hydrogen-central.com. Эту точку зрения разделяет и генеральный директор Daimler Truck, Карин Родстрём, которая сказала: «Водородные грузовики — идеальное дополнение к электробатарейным: они обеспечивают большую дальность, быструю заправку и огромные возможности для Европы. Мы лидируем в водородных технологиях и сохраним лидерство, если будем действовать сейчас — по всей цепочке создания стоимости.» hydrogen-central.com Ее слова подчеркивают, что европейские производители много инвестировали в технологии топливных элементов (Daimler начал НИОКР по топливным элементам еще в 1990-х) и не собираются уступать лидерство, но они призывают политиков строить инфраструктуру для водородных грузовиков сейчас, чтобы использовать это преимущество.

Реальные испытания подтверждают эту концепцию. Hyundai развернула парк из 47 тяжелых грузовиков на водородных топливных элементах в Швейцарии начиная с 2020 года (модель XCIENT), и к 2025 году эти грузовики в совокупности преодолели более 4 миллионов км эксплуатации. Основываясь на этом, вице-председатель Hyundai Джэхун Чанг объявил, что их водородные грузовики в Европе «в совокупности проехали более 15 миллионов километров… демонстрируя как надежность, так и масштабируемость водорода в коммерческой логистике» hydrogen-central.com. Это мощное доказательство того, что грузовики на топливных элементах способны выдерживать интенсивную ежедневную эксплуатацию. В Северной Америке стартап Nikola поставил первые водородные тягачи клиентам (хотя компания столкнулась с финансовыми трудностями и реструктуризацией в 2023 году h2-view.com). Toyota построила водородные грузовики класса 8 (используя топливные элементы на базе Mirai) для перевозок в портах Лос-Анджелеса, где парк из примерно 30 водородных грузовиков перевозит грузы, а заправку обеспечивает специализированный водородный завод “Tri-Gen” в Лонг-Бич pressroom.toyota.com. Этот завод, построенный совместно с FuelCell Energy, преобразует возобновляемый биогаз в водород, электроэнергию и воду прямо на месте — производя 2,3 МВт электроэнергии и до 1200 кг водорода в день pressroom.toyota.com. Водород используется как для грузовиков Toyota, так и для легковых FCEV, а электроэнергия питает портовые операции, и даже побочная вода используется для мойки автомобилей, выгруженных с судов pressroom.toyota.com. Toyota отметила, что только эта система «компенсирует 9000 тонн выбросов CO₂ в год» в порту, заменяя то, что выбрасывали бы дизельные грузовики pressroom.toyota.com. «Есть до 20 000 возможностей каждый день очистить воздух с помощью грузовиков на водородных топливных элементах», отметил Джей Сакетт из Toyota, имея в виду ежедневные рейсы дизельных грузовиков в портах Лос-Анджелеса и Лонг-Бич, которые можно заменить pressroom.toyota.com.

Заправка водородом для грузовиков получает дополнительный импульс благодаря партнерствам. В ЕС компании запустили инициативу H2Accelerate для синхронизации развертывания водородных грузовых коридоров и станций заправки для грузовиков дальнего следования в конце 2020-х годов. Энергетическая комиссия Калифорнии финансирует несколько высокоемкостных водородных станций для грузовиков (способных заправлять десятки грузовиков в день) для поддержки портовых перевозок и в перспективе маршрутов дальнего следования к внутренним логистическим центрам. Правительство Китая активно продвигает грузовики на топливных элементах в отдельных провинциях с помощью субсидий и обязательных требований, ставя цель 50 000 автомобилей на топливных элементах на дорогах к 2025 году и 100 000–200 000 к 2030 году, а также 1 000 водородных станций globenewswire.com. Уже сейчас Китай внедряет тяжелые грузовики на топливных элементах в работу сталелитейных заводов и горнодобывающую промышленность, используя отечественные технологии (такие компании, как Weichai и REFIRE, поставляют топливные элементы).

Поезда, суда и самолеты

Помимо дорожного транспорта, топливные элементы находят применение и в других видах транспорта:

• Поезда: Несколько пассажирских поездов на водородных топливных элементах уже эксплуатируются, что является важной вехой для декарбонизации железных дорог. В частности, поезд на топливных элементах Coradia iLint компании Alstom начал коммерческую эксплуатацию в Германии в 2018 году, а к 2022 году курсировал на региональных линиях Нижней Саксонии, заменяя дизельные поезда. В 2022 году парк из 14 поездов на топливных элементах Alstom начал работу в регионе Франкфурта, а пилотные проекты реализуются в Италии, Франции и Великобритании. Эти поезда перевозят водород в баках на борту и могут проходить более 1000 км на одной заправке, что подходит для неэлектрифицированных линий (примерно половина железнодорожной сети Европы не электрифицирована). Поезда на топливных элементах устраняют необходимость в дорогих воздушных электролиниях на малонагруженных маршрутах. По состоянию на 2025 год Европа взяла курс на расширение парка водородных поездов: например, Италия заказала 6 поездов на топливных элементах для Ломбардии, Франция тестирует поезда Alstom, а Великобритания испытала поезд HydroFLEX. В США развитие идет медленнее, но такие компании, как Stadler, поставляют водородный поезд для Калифорнии. Китай также представил прототип водородного локомотива в 2021 году. Для грузовых перевозок горнодобывающая компания Anglo American представила 2-мегаваттный гибридный локомотив на топливных элементах в 2022 году. В целом, топливные элементы доказывают свою эффективность на железнодорожных линиях, где батареи были бы слишком тяжелыми или имели бы недостаточную дальность хода.
• Морской транспорт (корабли и лодки): Морской сектор исследует возможность использования топливных элементов как для вспомогательного, так и для основного питания. Небольшие пассажирские паромы и суда стали первыми пользователями. В 2021 году MF Hydra в Норвегии стал первым в мире паромом на жидком водороде с топливными элементами, перевозящим автомобили и пассажиров с системой топливных элементов Ballard мощностью 1,36 МВт. В Японии был испытан паром на топливных элементах (HydroBingo), и страна рассматривает водород для прибрежного судоходства. Европейский союз финансирует проекты, такие как H2Ports и FLAGSHIPS, чтобы продемонстрировать суда на водороде и водородную бункеровку в портах. Для более крупных судов текущий консенсус заключается в использовании топливных элементов с производными водорода, такими как аммиак или метанол (которые можно «расщеплять» или использовать в топливных элементах при соответствующей конструкции). Например, норвежский круизный оператор Hurtigruten разрабатывает круизное судно с SOFC на зеленом аммиаке к 2026 году. Еще одна ниша — подводные аппараты и подводные лодки: топливные элементы (особенно PEM) могут обеспечивать бесшумное, независимое от воздуха питание — немецкие подводные лодки типа 212A используют водородные топливные элементы для скрытного хода. Хотя в ближайшей перспективе для дальнемагистральных контейнеровозов, вероятно, будут использоваться двигатели внутреннего сгорания на аммиаке или метаноле, топливные элементы могут дополнять их при маневрировании в портах или со временем масштабироваться по мере разработки мощных топливных элементов (несколько МВт). По мере решения вопросов безопасности и хранения топливные элементы дают судам возможность безэмиссионного движения без шума и вибрации дизельных двигателей.
• Авиация: Авиация — самая сложная отрасль для декарбонизации, и водородные топливные элементы активно исследуются для определённых ниш. Топливные элементы вряд ли когда-либо будут напрямую приводить в движение гигантский авиалайнер (для этого могут подойти водородное сгорание или другие виды топлива), но они имеют потенциал для использования в меньших воздушных судах или как часть гибридных систем. Несколько стартапов (ZeroAvia, Universal Hydrogen, H2Fly) уже подняли в воздух небольшие самолёты, переоборудованные на водородные топливные элементы, вращающие винты. В 2023 году ZeroAvia подняла в воздух 19-местный испытательный самолёт (Dornier 228), в котором один из двух двигателей был заменён на силовую установку на топливных элементах. Их следующая цель — региональные самолёты на 40–80 мест на водороде к 2027 году. Airbus, крупнейший в мире производитель авиалайнеров, изначально изучал водородные турбины, но в 2023 году объявил о смене фокуса на «полностью электрический самолёт на водороде с двигателем на топливных элементах» как основной путь для своей программы ZEROe airbus.com. В июне 2025 года Airbus заключил крупное партнёрство с производителем двигателей MTU Aero Engines для разработки и совершенствования водородных топливных элементов для авиации. «Наш акцент на полностью электрической тяге на топливных элементах для будущих водородных самолётов подчёркивает нашу уверенность и прогресс в этой области», — заявил Брюно Фишефё, глава перспективных программ Airbus airbus.com. «Сотрудничество с MTU… позволит нам объединить наши знания, ускорить развитие ключевых технологий и в конечном итоге создать революционную водородную силовую установку для будущих коммерческих самолётов. Вместе мы активно прокладываем этот путь». airbus.com Аналогично, д-р Штефан Вебер из MTU подчеркнул их «видение революционной концепции тяги, позволяющей практически безэмиссионные полёты», назвав совместные усилия ключевым шагом к воплощению авиалайнеров на топливных элементах в реальность airbus.com. Это партнёрство намечает многолетнюю дорожную карту: сначала совершенствование компонентов (высокомощные топливные элементы, криогенное хранение H₂ и др.), затем наземные испытания полноразмерной силовой установки на топливных элементах, с целью сертификации авиационного двигателя на топливных элементах в 2030-х годах airbus.com. Предполагается, что сначала технология будет применяться на небольших региональных самолётах, но конечная цель — масштабирование до узкофюзеляжных самолётов для коротких рейсов. Топливные элементы производят только воду и обладают преимуществом высокой эффективности на крейсерских высотах. К сложностям относятся вес (топливные элементы и электродвигатели против турбовентиляторных двигателей) и хранение достаточного количества водорода (скорее всего, в виде жидкого водорода) на борту. Публичные обязательства Airbus свидетельствуют о твёрдой уверенности, что эти задачи можно решить. Тем временем, топливные элементыТопливные элементы также используются на самолетах и другими способами: как ВСУ (вспомогательные силовые установки) для тихого обеспечения электроэнергией на борту, а также даже для получения воды для экипажа (регенеративные топливные элементы). NASA и другие организации изучали использование регенеративных топливных элементов в качестве накопителей энергии для электрических самолетов. В целом, хотя водородные самолеты находятся на ранней стадии, в конце 2020-х, вероятно, появятся первые коммерческие маршруты, обслуживаемые самолетами на топливных элементах, особенно по мере того как такие компании, как Airbus, MTU, Boeing и Universal Hydrogen, активизируют НИОКР и испытания прототипов.
• Дроны и специализированные транспортные средства: Меньшая, но растущая категория — это дроны и специализированные транспортные средства на топливных элементах. Компании, такие как Intelligent Energy и Doosan Mobility, разработали силовые установки на ПЭМ-топливных элементах для дронов, что позволяет значительно увеличить время полёта по сравнению с литиевыми батареями. Комплекты водородных дронов могут удерживать БПЛА в воздухе 2–3 часа против 20–30 минут на батареях, что ценно для задач наблюдения, картографирования или доставки. В 2025 году Южная Корея даже продемонстрировала мультикоптер-дрон на водородных топливных элементах с полезной нагрузкой 5 кг, который летал более часа. На земле топливные элементы также используются для питания погрузчиков (как упоминалось ранее) и аэропортовой техники (тягачи, рефрижераторные грузовики), где замена батарей неудобна. Сектор складской логистики тихо стал историей успеха топливных элементов: более 70 000 погрузчиков на топливных элементах сейчас ежедневно используются на складах innovationnewsnetwork.com, принося компаниям пользу в виде «нулевых выбросов в складских помещениях» и более высокой производительности (нет простоев на зарядку батарей). Крупные ритейлеры, такие как Walmart и Amazon, активно инвестировали в это направление через поставщиков, например, Plug Power. Такое раннее внедрение подчеркивает, что топливные элементы могут находить ниши, где их уникальные преимущества (быстрая заправка, непрерывная работа) превосходят батареи или двигатели.

В целом, топливные элементы находят применение во всех сферах транспорта: от легковых автомобилей до самых крупных транспортных средств и даже в воздухе. Тяжёлый транспорт — очевидная сильная сторона: эксперты единодушны во мнении, что водородные топливные элементы будут играть «важнейшую роль в декарбонизации транспорта, особенно в секторах, где батарейно-электрические решения могут быть недостаточны» hydrogen-central.com. В ближайшие годы определится масштаб — многое зависит от создания достаточной инфраструктуры для заправки водородом и достижения экономии на масштабе для снижения стоимости транспортных средств. Но уже сейчас присутствие транспорта на топливных элементах в общественных автопарках, грузоперевозках и нишевых сферах способствует росту спроса на водород и нормализации этой технологии. Как отметил Оливер Ципсе, генеральный директор BMW: «В современных условиях водород — это не только климатическое решение, но и фактор устойчивости. … В BMW мы знаем, что полной декарбонизации и конкурентоспособного европейского транспортного сектора без водорода не будет.» hydrogen-central.com

Стационарная выработка электроэнергии с помощью топливных элементов

Пока водородные автомобили привлекают внимание, стационарные системы на топливных элементах тихо меняют способы производства и использования электроэнергии. Топливные элементы могут обеспечивать чистое, эффективное электричество и тепло для домов, зданий, дата-центров и даже подавать энергию в сеть. Они являются альтернативой генераторам внутреннего сгорания (и сопутствующим выбросам/шуму), а также могут стабилизировать энергосистемы с высокой долей ВИЭ, обеспечивая энергию по требованию. Ключевые стационарные применения включают:

• Резервное питание и удалённое электроснабжение – Телекоммуникационные вышки, дата-центры, больницы и военные объекты требуют надёжного резервного питания. Традиционно эту роль выполняют дизель-генераторы, но альтернативы на топливных элементах (работающих на водороде или жидком топливе) становятся всё более популярными для резервного питания с нулевыми выбросами. Например, Verizon и AT&T установили резервные топливные элементы на водороде на сотовых вышках, чтобы увеличить время работы по сравнению с ИБП на аккумуляторах. В 2024 году Microsoft объявила об успешном тестировании топливного генератора мощностью 3 МВт для замены дизельных генераторов в качестве резервного питания дата-центра, работающего на водороде, произведённом на месте carboncredits.com. Топливные элементы запускаются мгновенно и требуют минимального обслуживания по сравнению с двигателями. Кроме того, для помещений (или городских районов) бесэмиссионная работа — огромное преимущество: нет выбросов CO₂, NOx или твёрдых частиц. В телекоммуникационной отрасли США и Европы начали внедрять топливные элементы, особенно там, где шумовые или экологические нормы ограничивают использование дизеля. Даже портативные генераторы на топливных элементах меньшего масштаба (например, от SFC Energy или GenCell) могут обеспечивать удалённое питание для военных постов или операций по ликвидации последствий стихийных бедствий. Например, проект армии США использует грузовик “H2Rescue” с генератором на топливных элементах для зон бедствий — он может обеспечивать 25 кВт мощности в течение 72 часов подряд и недавно установил мировой рекорд, проехав 1 806 миль на одной заправке водородом innovationnewsnetwork.com. Такие возможности привлекают экстренные службы к рассмотрению топливных элементов для надёжного резервного питания.
• Бытовые и коммерческие микро-ТЭЦ – В Японии и Южной Корее десятки тысяч домов оснащены микросистемами комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на топливных элементах. Долгосрочная программа Японии Ene-Farm (при поддержке Panasonic, Toshiba и др.) с 2009 года внедрила более 400 000 домашних установок PEMFC и SOFC. Эти установки (~0,5–1 кВт электричества) вырабатывают электроэнергию для дома, а их отходящее тепло используется для горячей воды или отопления помещений, достигая общей эффективности 80–90%. Обычно они работают на водороде, получаемом из природного газа с помощью небольшого риформера. Генерируя электроэнергию на месте, они снижают нагрузку на сеть и углеродный след (особенно при использовании газа из возобновляемых источников). В Южной Корее также существуют стимулы для бытовых топливных элементов. В Европе и США есть пилотные проекты (например, микро-ТЭЦ на топливных элементах в Германии по программе KfW), но внедрение идёт медленнее из-за высоких первоначальных затрат и исторически низких цен на природный газ. Однако по мере отказа от газового отопления по климатическим причинам, ТЭЦ на топливных элементах могут занять нишу для эффективного энергоснабжения домов, особенно при использовании зелёного водорода или биогаза.
• Крупные электростанции и топливные элементы коммунального масштаба – Топливные элементы могут объединяться в электростанции мегаваттного масштаба, подающие электроэнергию в сеть или обеспечивающие энергией заводы/больницы/университетские кампусы. Преимущества включают высокую эффективность, крайне низкие выбросы (особенно при использовании водорода или биогаза) и малую занимаемую площадь по сравнению с другими электростанциями. Например, топливный парк мощностью 59 МВт в Хвасоне, Южная Корея (на базе MCFC-установок POSCO Energy) уже несколько лет подает электроэнергию в сеть researchgate.net. Южная Корея – мировой лидер в этой области: здесь установлено более 1 ГВт стационарных топливных элементов, обеспечивающих распределенное энергоснабжение в городах и на промышленных объектах fuelcellsworks.com. Одним из стимулов служат цели Кореи по возобновляемой энергетике – топливные элементы признаются чистой энергией по определенным нормативам, а также улучшают качество воздуха, вытесняя угольные/дизельные генераторы. В США такие компании, как Bloom Energy (с SOFC-системами) и FuelCell Energy (с MCFC-системами), реализовали проекты от 1 МВт до ~20 МВт для коммунальных предприятий и крупных корпоративных кампусов. В 2022 году Bloom и SK E&S открыли 80 МВт установку Bloom SOFC в Южной Корее – крупнейший в мире массив топливных элементов bloomenergy.com. Примечательно, что эти системы могут следовать за нагрузкой, а некоторые обеспечивают и выработку тепла (полезно для централизованного отопления или промышленного пара). В Европе электростанций на топливных элементах пока меньше, но их число растет – в Германии, Италии и Великобритании появились установки мощностью в несколько мегаватт, часто на базе PEM или SOFC, работающие на биогазе. В 2025 году норвежская Statkraft планировала построить водородную электростанцию на топливных элементах мощностью 40 МВт (для балансировки ВИЭ), однако приостановила часть новых H₂-проектов из-за стоимости ts2.tech. Тенденция такова, что топливные элементы становятся частью микса распределенных энергетических ресурсов, обеспечивая надежное энергоснабжение с меньшим загрязнением. Они также дополняют прерывистые ВИЭ: например, топливный элемент может использовать водород, произведенный из избыточной солнечной/ветровой энергии (напрямую или через электролизер), и работать, когда выработка ВИЭ низкая, фактически выступая в роли накопителя энергии. Эта концепция «от электроэнергии – к водороду – обратно к электроэнергии» тестируется в микросетях. Национальная лаборатория возобновляемой энергетики США установила 1 МВт PEM-топливный элемент (от Toyota) на своем кампусе в Колорадо в 2024 году для исследований по использованию топливных элементов для повышения энергетической устойчивости и интеграции с солнечной/аккумуляторной генерацией pressroom.toyota.com.
• Промышленные и коммерческие ТЭЦ на топливных элементах – Помимо жилых домов, более крупные системы ТЭЦ на топливных элементах используются в больницах, университетах и корпоративных объектах. Например, установка PAFC мощностью 1,4 МВт может обеспечивать энергией больницу, а ее отходящее тепло используется для получения пара, достигая общей эффективности выше 80%. Университеты, такие как Йель и Калифорнийский государственный университет, эксплуатируют многомегаваттные электростанции на топливных элементах (установки MCFC от FuelCell Energy) на территории кампусов, снижая потребление электроэнергии из сети и выбросы. Компании, такие как IBM, Apple и eBay, установили фермы топливных элементов на своих дата-центрах (например, у Apple была ферма топливных элементов Bloom Energy мощностью 10 МВт в Северной Каролине, в основном на биогазе). Эти установки не только обеспечивают чистую энергию на месте, но и служат резервным источником и поддержкой для электросети. Правительства стимулируют такие проекты с помощью льгот; в США федеральный инвестиционный налоговый кредит (ITC) для топливных элементов (30% кредита) был продлен как минимум до 2025 года fuelcellenergy.com, а такие штаты, как Калифорния, предоставляют дополнительные кредиты через SGIP. В Европе некоторые страны позволяют когенерационным установкам на топливных элементах получать тарифы на поставку электроэнергии в сеть или гранты. В результате, стационарные установки на топливных элементах движутся к рекордному году в 2023–2024 с ежегодным приростом около 400 МВт и прогнозами более 1 ГВт в год по всему миру к 2030-м годам fuelcellsworks.com. Это все еще немного в масштабах энергетического сектора, но рост ускоряется.
• Балансировка сети и накопление энергии – Новое применение топливных элементов — балансировка сетей с высокой долей возобновляемых источников. Регионы с большим количеством солнечной и ветровой энергии исследуют хранение энергии в виде водорода: когда есть избыток электроэнергии, ее используют для электролиза воды с получением водорода; затем водород хранят и позже подают в топливные элементы для выработки электроэнергии в периоды высокого спроса или низкой генерации ВИЭ. В этом режиме топливные элементы фактически работают как высокоотзывчивые, безэмиссионные пиковые электростанции. Например, проект в Юте, США (Intermountain Power) планирует к 2030 году сотни мегаватт реверсивных твердооксидных топливных элементов, которые могут переключаться между электролизом и генерацией электроэнергии, помогая Лос-Анджелесу достичь 100% чистой энергии за счет хранения энергии в водородных кавернах. Европейские энергокомпании также тестируют меньшие пилотные системы. В то время как аккумуляторные системы обычно обеспечивают балансировку на короткие периоды (часы), водород + топливные элементы могут покрывать многодневные или сезонные разрывы, что важно для полной декарбонизации энергосистемы. Программа Hydrogen Earthshot Министерства энергетики США направлена на то, чтобы сделать такое длительное хранение экономически выгодным за счет снижения стоимости водорода. Доктор Сунита Сатьяпал отметила, что «водород может быть одним из немногих вариантов хранения энергии на недели или месяцы», что позволяет глубже интегрировать возобновляемые источники iea.orgiea.org.

Государственная поддержка также способствует развитию стационарных топливных элементов. Например, штат Нью-Йорк в 2025 году объявил о выделении 3,7 миллиона долларов на инновационные проекты по водородным топливным элементам для повышения надежности энергосистемы и декарбонизации промышленности nyserda.ny.gov. «Под руководством губернатора Хокул штат Нью-Йорк рассматривает все ресурсы, включая передовые виды топлива, для обеспечения чистой энергии», — сказала Дорин Харрис, генеральный директор NYSERDA, назвав инвестиции в водородные топливные элементы «высокоценным предложением, способным снизить зависимость от ископаемого топлива, повысить надежность энергосистемы и сделать наши сообщества более здоровыми». nyserda.ny.gov Программа принимает заявки на проекты топливных элементов, которые могут служить «гарантированной мощностью для сбалансированной энергосистемы» или декарбонизировать промышленные процессы nyserda.ny.gov. Это подчеркивает признание того, что топливные элементы могут обеспечивать электроэнергию по требованию (мощность) без выбросов — все более важное качество по мере вывода из эксплуатации угольных электростанций. Аналогично, United States Hydrogen Alliance отмечает, что такие штаты, как Нью-Йорк, «демонстрируют, как целенаправленные действия на уровне штата могут ускорить национальный прогресс к устойчивой, низкоуглеродной энергетике», продвигая масштабируемые топливные элементы для нужд энергосистемы и промышленности nyserda.ny.gov. В Азии новая водородная стратегия Японии (2023) предусматривает более широкое использование топливных элементов как в энергетике, так и в транспорте, а 14-й пятилетний план Китая прямо включает водород как ключевой элемент декарбонизации промышленности и обеспечения энергетической безопасности payneinstitute.mines.edu.

В заключение, стационарные топливные элементы уверенно переходят от пилотных проектов к практическому внедрению. Они выполняют важные функции: обеспечивают чистое резервное электроснабжение, позволяют генерировать электроэнергию на месте с утилизацией тепла (повышая эффективность) и потенциально служат мостом между переменными возобновляемыми источниками и надежными энергосистемами. Они также децентрализуют энергогенерацию, повышая устойчивость — что стало особенно актуально после событий вроде отключения энергосистемы Техаса в 2021 году. По мере снижения стоимости и улучшения доступности топлива (особенно зеленого водорода или биогаза) можно ожидать, что топливные элементы будут обеспечивать энергией все больше зданий и критически важных объектов. Действительно, прогнозируется, что к 2030-м годам топливные элементы могут составлять значительную часть распределенной генерации по всему миру, становясь тихим, но важным столпом чистой энергетической инфраструктуры.

Портативные и автономные применения топливных элементов

Не все топливные элементы крупные или устанавливаются на транспортных средствах; значительная область развития — это портативные топливные элементы для автономного, потребительского или военного использования. Они варьируются от зарядных устройств размером с карман до генераторов мощностью 1–5 кВт, которые можно переносить. Их привлекательность заключается в обеспечении электроэнергией в удалённых местах или для устройств без необходимости использовать тяжёлые аккумуляторы или загрязняющие окружающую среду небольшие двигатели.

• Военное и тактическое применение: Солдаты в поле несут тяжёлые аккумуляторы для питания раций, GPS, приборов ночного видения и другой электроники. Топливные элементы, работающие на жидком топливе, могут облегчить эту нагрузку, вырабатывая энергию по требованию из небольшого картриджа. Армия США тестировала метанольные и пропановые топливные элементы в качестве портативных зарядных устройств для аккумуляторов — вместо того чтобы нести 9 кг запасных аккумуляторов, солдат может взять 1,4 кг топливный элемент и несколько топливных канистр. Компании, такие как UltraCell (ADVENT) и SFC Energy, поставляют устройства мощностью 50–250 Вт для военных пользователей. В 2025 году SFC Energy представила топливный элемент нового поколения портативный тактический топливный элемент с выходной мощностью до 100 Вт (ёмкость 2 400 Вт·ч) — примерно вдвое мощнее предыдущих моделей fuelcellsworks.com. Эти системы на метаноле могут бесшумно обеспечивать энергией в течение нескольких дней, что бесценно для скрытых операций или сенсорных постов. Например, бундесвер Германии широко использует топливные элементы SFC “Jenny” для подзарядки аккумуляторов солдат в полевых условиях, отмечая значительное сокращение логистики по аккумуляторам. Аналогично, США, Великобритания и другие страны реализуют программы по разработке “переносимых человеком” топливных элементов. Основное топливо — метанол или муравьиная кислота (как удобный носитель водорода), хотя некоторые экспериментальные конструкции используют химические гидридные пакеты для генерации водорода на месте. По мере того как эти устройства становятся более надёжными и энергоёмкими, они могут заменить многие небольшие бензиновые генераторы и крупные аккумуляторные батареи, которые сейчас используют военные и службы быстрого реагирования.
• Отдых и кемпинг: Появился нишевый потребительский рынок для кемпинговых генераторов на топливных элементах. Это, по сути, DMFC или PEM системы, которые могут питать автодом или домик тихо и без выхлопных газов, в отличие от бензинового генератора. Например, Efoy (от SFC Energy) предлагает метанольные топливные элементы (45–150 Вт непрерывно), ориентированные на владельцев автодомов, яхтсменов и пользователей домиков. Они автоматически поддерживают заряд аккумуляторной батареи, расходуя несколько литров метанола в неделю для обеспечения освещения и питания приборов вне сети. Удобство периодической замены картриджа с метанолом (вместо работы шумного генератора или перевозки солнечных панелей) привлекло небольшую, но стабильную клиентуру, особенно в Европе. Эти устройства также востребованы для парусных яхт, где они могут бесшумно подзаряжать аккумуляторы во время длительных переходов.
• Зарядные устройства для персональной электроники: За последние годы компании демонстрировали небольшие топливные элементы для зарядки или питания ноутбуков, телефонов и других гаджетов. Например, Brunton и Point Source Power предлагали кемпинговые зарядные устройства на водородных и пропановых топливных элементах, а Toshiba в 2005 году прославилась прототипом ноутбука на ДМТЭ. Однако распространение было ограниченным — литиевые аккумуляторы настолько улучшились, что зарядное устройство на топливных элементах оказалось неинтересным для большинства потребителей. Тем не менее, концепция периодически появляется, особенно в контексте подготовки к чрезвычайным ситуациям (небольшой фонарь/USB-зарядка на топливном элементе, работающий на топливе для походных плит и т.д.). Например, Lilliputian Systems разработала зарядное устройство для телефона на бутановом топливном элементе (Nectar), которое даже получило одобрение FCC, но не вышло на массовый рынок. Потенциал сохраняется для портативных топливных элементов, чтобы обеспечивать более длительное время работы устройств для определённых пользователей (например, журналистов в полевых условиях, экспедиций и т.д.). Возможно, более перспективное направление — использование водородных картриджей: компании рассматривают небольшие металлогидридные или химические водородные картриджи (размером примерно с банку газировки), которые могут питать ноутбук в течение десятков часов с помощью миниатюрного ПЭМ-топливного элемента. В 2024 году Intelligent Energy представила прототип водородного топливного элемента-удлинителя для дронов и намекнула на аналогичную технологию для ноутбуков. Если удастся успешно миниатюризировать хранение и безопасность водорода, мы, возможно, наконец увидим коммерческое зарядное устройство на топливных элементах для массовой электроники, особенно по мере распространения USB-устройств.
• Дроны и робототехника: Мы уже упоминали водородные дроны в разделе о транспорте, но с точки зрения источника питания это портативные топливные элементы. Операции с дронами высокой ценности (наблюдение, картографирование, доставка) выигрывают от увеличенного времени полёта, которое обеспечивают топливные элементы. Топливные элементы мощностью 1–5 кВт интегрированы в мультикоптеры и небольшие беспилотные летательные аппараты. В 2025 году водородный дрон Doosan Mobility из Кореи установил рекорд полёта — 13 часов (в многороторной конфигурации), используя топливный элемент и энергоёмкое водородное хранилище. Это меняет правила игры для таких применений, как инспекция трубопроводов или поисково-спасательные дроны, которым обычно приходится садиться каждые 20–30 минут для замены аккумулятора. Другой пример: Лаборатория реактивного движения НАСА экспериментировала с концепцией самолёта на топливных элементах для Марса, где длительная автономность топливного элемента позволила бы БПЛА обследовать большие площади поверхности Марса (используя химические гидриды для получения водорода, так как на Марсе нет возможности дозаправки!). На Земле топливные элементы также питают некоторые автономные роботы и погрузчики в помещениях, как уже упоминалось — их быстрая дозаправка и отсутствие выхлопа делают их подходящими для складов, где робот или погрузчик может продолжать работу после двухминутной заправки водородом вместо часов зарядки.
• Аварийные и медицинские устройства: Переносные топливные элементы также испытывались для медицинского оборудования (например, портативные кислородные концентраторы или вентиляторы, которые обычно работают от аккумуляторов). Идея заключается в источнике питания с увеличенным сроком службы для полевых госпиталей или во время катастроф. Также разрабатываются топливные элементы (с реформерами), работающие на логистических видах топлива, таких как пропан или дизель, для реагирования на чрезвычайные ситуации. Например, грузовик H2Rescue, упомянутый ранее, может не только обеспечивать энергией, но и производить воду — обе эти потребности критически важны в чрезвычайных ситуациях innovationnewsnetwork.com. Компании, такие как GenCell, предлагают генератор на щелочном топливном элементе, который может работать на аммиаке — широко доступном химическом веществе — в качестве автономного решения для электроснабжения в отдалённых сообществах или при чрезвычайных ситуациях. Крекинг аммиака производит водород для топливного элемента, и система может обеспечивать непрерывное питание критически важных нагрузок, когда инфраструктура не работает.

Рынок переносных топливных элементов всё ещё относительно мал, но растёт. Согласно одному из отчётов, его стоимость составила 6,2 миллиарда долларов в 2024 году, при ожидаемом ежегодном росте около 19% до 2030 года maximizemarketresearch.com, поскольку всё больше отраслей внедряют эти нишевые решения. Спрос фрагментирован между военной сферой, отдыхом, дронами и резервным электропитанием. Но всех объединяет одна тема: топливные элементы могут обеспечивать чистую, тихую, длительную энергию в ситуациях, когда аккумуляторы не справляются, а генераторы нежелательны. Технология достигла такого уровня, что надёжность высока (компании часто заявляют о сроке службы стека 5 000–10 000 часов для своих переносных устройств), а эксплуатация упрощена (горячая замена топливных картриджей, самозапуск и т.д.). Например, в новых конструкциях DMFC улучшены катализаторы и мембраны, что повышает производительность; исследователи находят способы уменьшить печально известный перенос метанола и повысить эффективность techxplore.com. Это делает продукты более привлекательными и экономически эффективными. Как отмечено в одном техническом обзоре, DMFC и другие переносные топливные элементы имеют «лучшие характеристики и меньшую стоимость, чем раньше, что делает их подходящими для широкого применения» в определённых нишах ts2.tech.

В заключение, переносные топливные элементы вряд ли заменят аккумулятор в вашем смартфоне в ближайшее время, но они тихо обеспечивают выполнение множества специализированных задач — от поддержания энергии у солдат на длительных миссиях, до увеличения дальности полёта дронов, до обеспечения туристов бесшумной автономной энергией, до помощи спасателям в работе жизненно важного оборудования после шторма. По мере улучшения доступности топлива (особенно водородных и метанольных картриджей) и увеличения объёмов, эти переносные и автономные применения, вероятно, будут расширяться, дополняя более широкую экосистему топливных элементов.

Технологические инновации, двигающие топливные элементы вперёд

Достижения в технологии топливных элементов за последние годы сыграли ключевую роль в преодолении прежних ограничений, связанных со стоимостью, долговечностью и производительностью. Исследователи и инженеры по всему миру внедряют инновации в области материаловедения, инженерного проектирования и производства, чтобы сделать топливные элементы более эффективными, доступными и долговечными. Здесь мы выделяем некоторые ключевые технологические инновации и прорывы, ускоряющие развитие топливных элементов:

• Снижение использования катализатора и альтернативы: Основным фактором стоимости ПЭМ топливных элементов является платиновый катализатор, используемый для реакций. Значительные НИОКР были направлены на снижение содержания платины или её замену. В 2025 году команда из SINTEF (Норвегия) сообщила о выдающемся достижении: оптимизировав расположение платиновых наночастиц и конструкцию мембраны, они добились снижения загрузки платины на 62,5% в ПЭМ топливном элементе при сохранении производительности norwegianscitechnews.com. «Снижая количество платины в топливном элементе, мы не только помогаем снизить затраты, но и учитываем глобальные проблемы, связанные с поставками важных сырьевых материалов и устойчивым развитием», объяснил Патрик Фортин, исследователь SINTEF norwegianscitechnews.com. Эта новая технология «лезвийно-тонкой» мембраны, которую они разработали, имеет толщину всего 10 микрометров (примерно 1/10 толщины листа бумаги) и требует очень равномерного нанесения катализатора для обеспечения высокого выхода norwegianscitechnews.com. Результат — более дешевая и экологически чистая мембранно-электродная сборка, которая по-прежнему обеспечивает необходимую мощность. Такие прорывы снижают стоимость и уменьшают зависимость от дефицитной платины (критически важного сырья, в основном добываемого в Южной Африке/России). Параллельно исследователи изучают катализаторы без металлов платиновой группы (PGM-free), используя новые материалы (например, углероды, легированные железом и азотом, перовскитные оксиды), чтобы в конечном итоге полностью отказаться от платины. Некоторые экспериментальные катоды без PGM показали неплохие результаты в лабораториях, но долговечность остаётся проблемой — однако прогресс устойчив.
• Новые мембраны и материалы без ПФАС: В топливных элементах с протонно-обменной мембраной (PEM) традиционно используются мембраны из Nafion и подобных фторированных полимеров. Однако они относятся к категории ПФАС («вечные химикаты»), которые представляют экологическую и медицинскую угрозу при разложении. Ведутся работы по созданию мембран без ПФАС, которые были бы столь же эффективны. Упомянутое выше новшество SINTEF не только уменьшило толщину мембраны на 33% (улучшив проводимость и снизив расход материалов), но и сами мембраны содержали меньше фтора, что снижает потенциальный риск ПФАС norwegianscitechnews.com. ЕС даже рассматривает ограничения на ПФАС, так что это своевременно. Другие компании испытывают мембраны на основе углеводородов или композитные мембраны, полностью избегающие ПФАС. Улучшенные мембраны также позволяют работать при более высоких температурах (выше 120°C для PEM, что способствует использованию тепла отходов и устойчивости к примесям). Одной из интересных разработок являются анион-обменные мембраны (AEM) для топливных элементов с щелочной мембраной – они могут использовать более дешевые катализаторы и, возможно, позволят использовать неочищенный водород. Проблемой AEM была химическая стабильность, но недавний прогресс позволил создать более долговечные полимеры AEM, которые в тестах преодолели срок службы в 5000 часов, приближаясь к надежности PEM.
• Увеличение долговечности: Топливные элементы должны служить дольше, чтобы быть экономически выгодными, особенно для тяжелой техники и стационарных применений. Инновации для повышения долговечности включают лучшие покрытия биполярных пластин (для предотвращения коррозии), подложки катализаторов, устойчивые к коррозии углерода, и использование патентованных добавок в электролитах для минимизации деградации. Например, последний топливный элемент Mirai от Toyota, по сообщениям, удвоил срок службы по сравнению с первым поколением, теперь нацелен на 8 000–10 000 часов (эквивалентно 150 тыс.+ миль в автомобиле). В тяжелых топливных элементах такие компании, как Ballard и Cummins, внедрили прочные мембраны и компоненты, устойчивые к коррозии, рассчитанные на 30 000 часов. Топливный элемент Freudenberg для тяжелых условий эксплуатации, упомянутый ранее, использует специальную конструкцию электрода и систему увлажнения для снижения деградации при высоких нагрузках sustainable-bus.com. Программа Министерства энергетики США Million Mile Fuel Cell Truck поставила цель – топливные элементы для грузовиков на 30 000 часов (около 1 миллиона миль пробега). В 2023 году этот консорциум объявил о разработке нового катализатора, который обеспечивает «2,5 кВт на грамм платины» – втрое выше обычной плотности мощности катализатора – при этом достигаются цели по долговечности и стоимости innovationnewsnetwork.com. Сейчас они предлагают эту технологию для лицензирования, что может значительно повысить долговечность и снизить стоимость топливных элементов для грузовиков следующего поколения. Кроме того, современные диагностические и управляющие алгоритмы помогают продлить срок службы; современные системы могут динамически регулировать рабочие условия, чтобы минимизировать нагрузку на топливный элемент (например, избегать резких замерзаний или ограничивать скачки напряжения, вызывающие деградацию).
• Высокотемпературные ПЭМ и устойчивость к CO: Эксплуатация топливных элементов с ПЭМ при температуре >100°C является желательной (лучшее использование тепла, более простое охлаждение и устойчивость к некоторым примесям). Исследователи разработали мембраны из поли-бензимидазола, легированные фосфорной кислотой (PA-PBI), которые позволяют топливным элементам с ПЭМ работать при 150–180°C. Несколько компаний (например, Advent Technologies) коммерциализируют эти высокотемпературные ПЭМ (HT-PEM) топливные элементы, которые могут даже использовать риформированный метанол или природный газ в качестве топлива, поскольку они выдерживают до 1–2% окиси углерода, которая отравила бы стандартный ПЭМ energy.gov. HT-PEM-системы показывают перспективы, особенно для стационарных и морских ВЭУ, хотя их срок службы пока не так велик, как у низкотемпературных ПЭМ.
• Производство и масштабирование: Много инноваций связано с упрощением и удешевлением производства топливных элементов. Компании усовершенствовали автоматизированное изготовление МЭА (мембранно-электродного блока), включая рулонное нанесение катализатора и улучшенный контроль качества (машинное зрение проверяет каждую мембрану на дефекты). Производство биполярных пластин также улучшилось — штамповка тонких металлических пластин теперь обычна (заменяя более дорогие графитовые пластины), а также тестируются даже пластиковые композитные пластины. Сборка стеков проектируется для массового производства. Например, последний стек Toyota уменьшил количество деталей и использует формованные биполярные пластины из углеродного полимера, которые легче и проще. Эти достижения снижают стоимость за киловатт. В 2020 году DOE оценивало, что стек ПЭМТЭ для автомобилей может стоить ~$80/кВт при массовом производстве; к 2025 году целевые показатели отрасли — менее $60/кВт при 100 тыс. единиц в год и менее $40/кВт к 2030 году, что сделает FCEV конкурентоспособными по стоимости с двигателями внутреннего сгорания innovationnewsnetwork.com. В области производственных инноваций стоит отметить и 3D-печать: исследователи начали печатать на 3D-принтерах компоненты топливных элементов, такие как сложные пластины распределения потоков и даже катализаторные слои, что потенциально снижает отходы и позволяет создавать новые конструкции, улучшающие характеристики (например, оптимизированные каналы для равномерного распределения газа).
• Рециклинг и устойчивое развитие: По мере роста внедрения топливных элементов внимание уделяется переработке стеков по окончании срока службы для возврата ценных материалов (платина, мембраны). Появляются новые методы — например, в отчете за 2025 год отмечена технология “звуковой волны” для отделения и восстановления катализаторных материалов из использованных топливных элементов fuelcellsworks.com. МЭА отмечает, что переработка платины из топливных элементов осуществима и будет важна для минимизации потребности в первичной платине, если будут производиться миллионы FCEV. Тем временем некоторые компании сосредотачиваются на зеленом производстве: исключении токсичных химикатов из производственного процесса (особенно актуально для старых мембран, содержащих ПФАС) и обеспечении соответствия топливных элементов их “чистому” имиджу на протяжении всего жизненного цикла.
• Интеграция систем и гибридизация: Многие топливные элементы теперь умно интегрируются с аккумуляторами или ультраконденсаторами для работы с переходными нагрузками. Такой гибридный подход позволяет топливному элементу работать на постоянной оптимальной нагрузке (для эффективности и долговечности), в то время как аккумулятор берет на себя пиковые нагрузки, тем самым улучшая общую реакцию системы и срок службы. Например, практически все автомобили на топливных элементах — гибриды (у Mirai есть небольшой аккумулятор для рекуперации энергии торможения и увеличения ускорения). Даже автобусы и грузовики на топливных элементах часто включают литий-ионный буфер. Прогресс в силовой электронике и программном обеспечении управления делает это бесшовным. Кроме того, интеграция с электролизерами и возобновляемыми источниками — горячая область инноваций: создаются виртуальные замкнутые циклы, где избыточная солнечная энергия производит водород с помощью электролиза, а накопленный водород питает топливные элементы ночью и т.д. Концепция реверсивных топливных элементов (твердотельных оксидных или PEM, которые могут работать в обратном режиме как электролизеры) — одна из передовых технологий, исследуемых для упрощения таких систем energy.gov. Несколько стартапов уже имеют прототипы реверсивных SOC (твердотельных оксидных ячеек).
• Новые виды топлива и носители: Инновации не ограничиваются только водородом в газообразной форме. Изучаются альтернативы, такие как топливные элементы на аммиаке (разложение аммиака на водород внутри системы топливного элемента или даже прямые топливные элементы на аммиаке со специальными катализаторами). Если это удастся, можно будет использовать инфраструктуру аммиака для транспортировки энергии. Еще одна новая идея: жидкие органические водородные носители (LOHC), которые выделяют водород для топливного элемента по требованию с помощью катализатора. В 2023 году исследователи также продемонстрировали топливный элемент на прямой муравьиной кислоте, который может достигать высокой плотности мощности — муравьиная кислота переносит водород в жидкой форме и может быть проще в обращении, чем H₂. Пока ни одна из этих технологий не коммерциализирована, но они указывают на гибкие варианты топлива в будущем, что может ускорить внедрение, позволяя использовать наиболее удобный водородный носитель для конкретного применения.
• Рециклинг и вторая жизнь топливных элементов: С точки зрения устойчивого развития, поскольку топливные элементы со временем деградируют, появилась идея повторно использовать бывшие в употреблении автомобильные топливные элементы в менее требовательных приложениях как «вторая жизнь» (аналогично тому, как аккумуляторы электромобилей получают вторую жизнь в стационарных системах хранения). Например, топливный элемент автомобиля, производительность которого упала ниже 80% от начальной (конец срока службы для вождения), все еще может использоваться в домашней когенерационной установке или резервном генераторе. Для этого необходим модульный дизайн, чтобы легко обновлять или пересобирать ячейки. Некоторые автопроизводители уже проявили интерес к этому для улучшения общей экономики и устойчивости жизненного цикла топливных элементов.

Многие из этих инноваций поддерживаются совместными усилиями. Совместное предприятие по топливным элементам и водороду в ЕС и консорциумы Министерства энергетики США объединяют национальные лаборатории, академические круги и промышленность для решения этих технических задач. Например, Консорциум Министерства энергетики США по топливным элементам для повышения производительности и долговечности (FC-PAD) сосредоточен на изучении механизмов деградации для создания лучших материалов. В Европе такие проекты, как CAMELOT (упомянутый в кейсе SINTEF), направлены на повышение пределов производительности PEMFC с помощью новых конструкций norwegianscitechnews.com.

Также стоит отметить быстрый прогресс в области электролизёров (зеркальная технология для производства водорода). Хотя это не топливные элементы как таковые, улучшения в технологиях электролизёров (например, более дешёвые катализаторы, новые типы мембран и возможность использовать неочищенную воду ts2.tech) напрямую приносят пользу экосистеме топливных элементов, делая зелёный водород дешевле и доступнее. МЭА сообщило, что мировое производство электролизёров увеличивается в 25 раз, что приведёт к снижению стоимости зелёного водорода и, следовательно, будет стимулировать более широкое внедрение топливных элементов innovationnewsnetwork.com. Такие методы, как использование ИИ для управления системой и цифровые двойники для прогнозирования обслуживания, также применяются к системам топливных элементов для максимизации времени работы и производительности.

В целом, постоянные инновации привели к ощутимым улучшениям: современные топливные элементы имеют примерно в 5 раз больший срок службы и в 3 раза большую удельную мощность при значительно меньшей стоимости по сравнению с теми, что были 20 лет назад. Как профессор Гернот Штелльбергер, генеральный директор EKPO Fuel Cell Technologies, резюмировал в отраслевом письме: «В EKPO мы делаем топливные элементы конкурентоспособными — по производительности, стоимости и надёжности». Но он отмечает, что для реализации преимуществ «водородная мобильность готова к внедрению, но для преодоления начального ценового разрыва требуется решительная поддержка политики». hydrogen-central.com Это подчёркивает, что технология — лишь одна сторона медали; необходима поддерживающая политика для масштабирования производства, чтобы эти инновации действительно привели к снижению стоимости. Мы рассмотрим политические и экономические аспекты далее, но с технологической точки зрения сфера топливных элементов динамично развивается, прорывы происходят как в лабораториях по материалам, так и в гаражах стартапов и корпоративных R&D-центрах. Эти инновации дают уверенность, что классические проблемы топливных элементов (дороговизна, долговечность, зависимость от катализаторов) могут быть преодолены, открывая путь к широкому применению.

Экологическое воздействие топливных элементов

Топливные элементы часто называют «устройствами с нулевым выбросом» — и действительно, при работе на чистом водороде их единственный побочный продукт — водяной пар. Это даёт огромные экологические преимущества, особенно в устранении загрязняющих веществ и парниковых газов на месте использования. Однако для полной оценки экологического воздействия необходимо учитывать путь производства топлива и факторы жизненного цикла. Здесь мы обсуждаем экологические плюсы и минусы топливных элементов и то, как они вписываются в более широкую задачу декарбонизации:

• Нулевые выбросы из выхлопной трубы/на месте: Топливные элементы на водороде (FCEV) и электростанции на топливных элементах не производят выбросов от сгорания на месте. Для транспортных средств это означает никакого CO₂, NOₓ, углеводородов, твёрдых частиц из выхлопной трубы — только вода. В городах, где есть проблемы с качеством воздуха, это огромное преимущество. Каждый автобус на топливных элементах, заменяющий дизельный, устраняет не только выбросы CO₂, но и вредную дизельную сажу и NOₓ, вызывающие респираторные заболевания. То же самое касается и стационарных применений: топливный элемент на водороде в центре города обеспечивает чистую энергию без загрязнения, характерного для дизельных генераторов или микротурбин. Это может значительно улучшить качество воздуха и здоровье населения, особенно в густонаселённых или закрытых помещениях (например, складские погрузчики — замена пропановых погрузчиков на топливные элементы означает отсутствие накопления угарного газа внутри помещений). Системы на топливных элементах также тихие, что снижает шумовое загрязнение по сравнению с генераторами или транспортными средствами с двигателями.
• Выбросы парниковых газов: Если водород (или другое топливо) производится из возобновляемых или низкоуглеродных источников, топливные элементы предоставляют путь к глубокой декарбонизации энергопотребления. Например, автомобиль на топливных элементах, работающий на водороде, полученном с помощью электролиза на солнечной энергии, имеет практически нулевые выбросы CO₂ за жизненный цикл — по-настоящему экологичная мобильность. В одном из сценариев Международного энергетического агентства для достижения нулевых выбросов к 2050 году делается ставка на водород и топливные элементы для декарбонизации тяжелого транспорта и промышленности, где прямая электрификация затруднена iea.org. Однако, источник водорода имеет решающее значение. Сегодня около 95% водорода производится из ископаемого топлива (рекформинг природного газа или газификация угля) без улавливания CO₂ iea.org. Такой «серый» водород приводит к значительным выбросам CO₂ на этапе производства — примерно 9-10 кг CO₂ на 1 кг H₂ из природного газа. Использование такого водорода в автомобиле на топливных элементах фактически приведет к выбросам за жизненный цикл, сопоставимым или даже превышающим выбросы гибридного бензинового автомобиля — по сути, выбросы просто переносятся с выхлопной трубы на водородный завод. Поэтому для достижения климатических выгод водород должен быть низкоуглеродным: либо «зеленый водород» через электролиз с использованием возобновляемой электроэнергии, либо «синий водород» через производство из ископаемого топлива с улавливанием и хранением углерода. В настоящее время низкоэмиссионный водород занимает лишь незначительную долю (<1 млн тонн из ~97 млн тонн общего объема водорода в 2023 году) iea.org, но волна новых проектов уже реализуется и может радикально изменить ситуацию к 2030 году iea.org. МЭА отмечает, что если все заявленные проекты будут реализованы, производство низкоуглеродного водорода увеличится в пять раз к 2030 году iea.org. Кроме того, такие меры, как налоговый кредит на водород в рамках Закона США о снижении инфляции (до $3/кг для зеленого H₂) и стратегия ЕС по водороду, направлены на ускорение роста предложения чистого H₂ iea.org. Тем временем некоторые проекты на топливных элементах используют «переходные» виды топлива: например, многие стационарные топливные элементы работают на природном газе, но обеспечивают сокращение выбросов CO₂ за счет большей эффективности по сравнению с тепловыми электростанциями (а в режиме когенерации — за счет замещения отдельной выработки тепла). Например, топливный элемент с КПД 60% выбрасывает примерно вдвое меньше CO₂ на 1 кВт·ч, чем электростанция с КПД 33% на том же топливе energy.gov. Если использовать биогаз (возобновляемый природный газ из отходов), топливный элемент может быть даже углеродно-нейтральным или углеродно-отрицательным. Например, многие серверы Bloom Energy работают на биогазе из полигонов. В Калифорнии проекты на топливных элементах часто используют направленный биогаз, чтобы заявлять о крайне низком углеродном следе.
• Трудноустранимые сектора: Топливные элементы (и водород) позволяют проводить декарбонизацию там, где другие методы не работают. Для тяжелой промышленности (сталь, химия, дальнемагистральные перевозки) прямая электрификация затруднена, а у биотоплива есть ограничения. Водород может заменить уголь в производстве стали (через прямое восстановление), а топливные элементы могут обеспечивать высокотемпературное тепло или электроэнергию без выбросов. В грузоперевозках батареи могут не справиться с 40-тонными грузами на расстоянии 800 км без непрактичного увеличения веса; водород в топливных элементах может. МЭА подчеркивает, что водород и водородосодержащие виды топлива «могут играть важную роль в секторах, где выбросы трудно сократить, а другие решения недоступны или затруднены», таких как тяжелая промышленность и дальнемагистральные перевозки iea.org. К 2030 году в сценарии нулевых выбросов МЭА эти сектора будут составлять 40% спроса на водород (против <0,1% сегодня) iea.org. Топливные элементы — это устройства, которые будут преобразовывать этот водород в пригодную для использования энергию для этих секторов экологично.
• Энергоэффективность и CO₂ на км: С точки зрения эффективности, транспортные средства на топливных элементах обычно более энергоэффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, но менее эффективны, чем электромобили на батареях. Легковой автомобиль с ПЭМ топливным элементом может иметь КПД ~50–60% при преобразовании энергии водорода в движение (плюс некоторые потери при производстве водорода). Электромобиль на батареях — 70–80% от сети до колес, тогда как бензиновый автомобиль — возможно, 20–25%. Поэтому даже использование водорода из природного газа в автомобиле на топливных элементах приводит к снижению выбросов CO₂ по сравнению с аналогичным бензиновым автомобилем за счет большей эффективности, но не так сильно, как при использовании возобновляемого водорода. С возобновляемым водородом выбросы CO₂ на км практически равны нулю. Кроме того, поскольку топливные элементы сохраняют высокую эффективность даже при частичной нагрузке, у FCEV в городских условиях может быть меньший штраф по эффективности, чем у ДВС в режиме «старт-стоп».
• Загрязнители и качество воздуха: Мы рассмотрели выбросы из выхлопных труб, но также стоит учитывать и выбросы на этапе производства. Производство водорода из природного газа действительно выделяет CO₂ (если только он не улавливается), но не выбрасывает локальных загрязнителей, влияющих на здоровье человека. Газификация угля для получения водорода, используемая в некоторых местах, сопровождается значительными выбросами загрязняющих веществ, если не проводится очистка, — однако этот метод уходит в прошлое из-за высокого углеродного следа. С другой стороны, электролиз практически не имеет выбросов в окружающую среду, если работает на возобновляемых источниках энергии (может выделяться немного водяного пара от градирен, если это крупная установка, но это несущественно). Использование воды — еще один аспект: сами топливные элементы производят воду, а не потребляют её (ПЭМ-топливный элемент производит около 0,7 литра воды на 1 кг использованного H₂). Для электролиза водорода требуется вода — примерно 9 литров на 1 кг H₂. Если водород производится из природного газа, то в результате образуется вода, а не расходуется (CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O). Таким образом, водный след зависит от способа производства: «зелёный» водород использует воду (но в относительно небольших количествах; например, производство 1 тонны H₂ (что эквивалентно большому количеству энергии) требует около 9–10 тонн воды, что сопоставимо с производством 1 тонны стали). Некоторые компании находят способы использовать сточные или даже морские воды для электролиза (недавний прорыв позволил ПЭМ-электролизёрам работать на неочищенной воде ts2.tech). В целом, водород/топливные элементы не очень водоёмки по сравнению, например, с биотопливом или тепловыми электростанциями, а в некоторых случаях топливные элементы даже могут обеспечивать водой. Например, система Toyota Tri-gen производит 1 400 галлонов воды в день в качестве побочного продукта, которую используют для мойки автомобилей pressroom.toyota.com.
• Влияние на материалы и ресурсы: Топливные элементы действительно используют некоторые редкие материалы (металлы платиновой группы), но в небольших количествах. Как уже упоминалось, их количество сокращается, и они могут быть переработаны. С точки зрения ресурсов, будущее с миллионами автомобилей на топливных элементах потребует некоторого увеличения добычи платины, но оценки показывают, что это может быть порядка нескольких сотен тонн к 2040 году, что осуществимо, особенно с учётом переработки (в отличие от аккумуляторов, для которых требуются большие объёмы лития, кобальта, никеля и т.д., что вызывает свои вопросы устойчивости). Кроме того, топливные элементы могут снизить зависимость от некоторых критически важных минералов: например, FCEV не требует лития или кобальта в больших масштабах (только небольшой аккумулятор), что потенциально снижает нагрузку на эти цепочки поставок, если FCEV займут значительную долю рынка. Сам водород может производиться из различных местных ресурсов (возобновляемая энергия, атомная энергия, биомасса и др.), что повышает энергетическую безопасность и снижает экологические последствия добычи и переработки нефти. Регионы с обилием возобновляемых источников (солнечные пустыни, ветреные равнины) могут экспортировать энергию в виде водорода без необходимости прокладывать масштабные линии электропередачи.
• Сравнение с альтернативами: Стоит сравнить топливные элементы с другими решениями, такими как электромобили на батареях или биотопливо, с точки зрения экологии. Электромобили на батареях имеют более высокий КПД, но сталкиваются с экологическими издержками производства (добыча для крупных батарей и т.д.) и по-настоящему низкоуглеродными становятся только при чистой энергосети. Топливные элементы переносят экологическую нагрузку на производство водорода — если оно осуществляется экологично, воздействие может быть очень низким. На практике, вероятно, будет существовать смешанная система. Многие эксперты считают, что топливные элементы и батареи дополняют друг друга: батареи — для коротких дистанций и легких транспортных средств, топливные элементы — для тяжелых и дальнемагистральных нужд. Такой комбинированный подход, как отмечалось в письме генеральных директоров ЕС, может действительно минимизировать общие системные издержки и инфраструктуру — и, предположительно, экологическое воздействие — используя каждую технологию там, где она оптимальна hydrogen-central.com.
• Утечка водорода: Один из тонких экологических аспектов, который исследуется, — это влияние утечки водорода на атмосферу. Сам по себе водород не является парниковым газом, но при утечке он может продлевать срок жизни метана и косвенно способствовать потеплению. Исследования изучают этот риск; Совет по водороду отмечает, что важно поддерживать низкий уровень утечек (что достижимо при хорошем инженерном подходе). Даже в худшем случае эффект потепления от утечки H₂ значительно ниже, чем от утечек CO₂ или метана с эквивалентным содержанием энергии. Тем не менее, отрасль разрабатывает датчики и протоколы для минимизации любых потерь при производстве, транспортировке и использовании водорода.

В целом, экологические перспективы топливных элементов очень позитивны при условии, что водород поступает из чистых источников. Именно поэтому так много инвестиций направляется на масштабирование производства зеленого водорода. Международное энергетическое агентство подчеркивает, что, несмотря на сильный импульс (60 стран уже имеют водородные стратегии), необходимо «создать спрос на водород с низким уровнем выбросов и привлечь инвестиции для масштабирования производства и снижения стоимости», иначе водородная экономика не оправдает своих экологических обещаний iea.org. В настоящее время лишь 7% заявленных проектов по низкоуглеродному водороду достигли окончательных инвестиционных решений, часто из-за отсутствия четкого спроса или поддержки со стороны политики iea.org. Сейчас этот разрыв устраняется с помощью новых политик (подробнее об этом в следующем разделе).

Можно увидеть быстрые изменения: например, в начале 2025 года Министерство финансов США утвердило правила налогового кредита на производство водорода в рамках IRA, обеспечив определённость для инвесторов iea.org. Европа запустила аукционы Hydrogen Bank для субсидирования закупок зелёного H₂ iea.org. Эти меры должны стимулировать производство большего количества низкоуглеродного водорода, что напрямую улучшает экологический след каждого внедрённого топливного элемента. Уже сейчас, глобальные инвестиции в низкоэмиссионный водород должны вырасти примерно на 70% в 2025 году и достичь почти 8 миллиардов долларов, после скачка на 60% в 2024 году ts2.tech. Короче говоря, чем чище водород, тем экологичнее топливный элемент – и вся отрасль быстро движется к тому, чтобы обеспечить чистоту поставок водорода.

В более широком смысле топливные элементы способствуют экологической устойчивости не только за счёт снижения выбросов, но и благодаря обеспечению диверсификации энергетики и устойчивости. Они могут использовать избыточную возобновляемую энергию (предотвращая потери/ограничения), а также обеспечивать чистую энергию в отдалённых или пострадавших от катастроф районах (поддерживая потребности людей и экосистем). В сочетании с возобновляемыми источниками энергии они делают возможным отказ от ископаемого топлива в секторах, ранее считавшихся труднодоступными, сокращая как загрязнение, так и климатическое воздействие. Как лаконично выразился генеральный директор Air Liquide Франсуа Жаков: «Водород — ключевой инструмент декарбонизации для промышленности и транспорта, а также опора для будущей энергетической и промышленной устойчивости». hydrogen-central.com Топливные элементы — это рабочие лошадки, которые превращают этот водород в практическую энергию без загрязнения.

В заключение, технология топливных элементов предлагает значительные экологические преимущества: чистый воздух, снижение выбросов парниковых газов и интеграцию возобновляемых источников энергии. Основная предосторожность — не допустить простого переноса выбросов на предыдущие этапы за счёт использования ископаемого водорода — это переходная проблема, которую активно решают эффективная политика и рыночные тенденции. По мере масштабирования зелёного водорода топливные элементы смогут обеспечивать по-настоящему безуглеродную энергию для многих применений. Сочетание отсутствия выбросов из выхлопной трубы и всё более безуглеродного топлива делает топливные элементы краеугольным камнем многих национальных климатических стратегий и корпоративных планов устойчивого развития. Очевидно, что в вопросах сокращения загрязнения и борьбы с изменением климата топливные элементы скорее союзник, чем угроза — к такому выводу приходят учёные и политики по всему миру.

Экономическая целесообразность и рыночные тенденции

Экономика топливных элементов долгое время была предметом пристального изучения. Исторически топливные элементы были дорогими, высокотехнологичными диковинками, доступными только для космических миссий или демонстрационных проектов. Но за последнее десятилетие стоимость значительно снизилась, и многие применения топливных элементов приближаются к экономической целесообразности – особенно при поддержке политики и увеличении объемов производства. Здесь мы оцениваем экономическую осуществимость топливных элементов в различных секторах и рассматриваем текущие рыночные тенденции, включая инвестиции, прогнозы роста и то, как политические инициативы формируют рынок.

Динамика стоимости и конкурентоспособность

Стоимость топливных элементов измеряется в стоимости за киловатт (для стационарных и автомобильных стеков) или полной стоимости системы за единицу (например, для автобуса или автомобиля). Снижению стоимости способствовали несколько факторов:

• Серийное производство: По мере увеличения производства с десятков до тысяч единиц начинают работать эффекты масштаба. Например, Toyota снизила стоимость топливного элемента Mirai примерно на 75% от первого поколения ко второму за счет массового производства и упрощения конструкции. Тем не менее, FCEV по-прежнему остаются дороже по первоначальной стоимости, чем сопоставимые автомобили с ДВС или даже электромобили на батареях, из-за низких объемов и дорогих компонентов (Mirai стоит около $50 тыс. до учета субсидий). Министерство энергетики США ставит цель достичь паритета стоимости с ДВС при больших объемах к 2030 году (~$30/кВт для топливной системы).
• Снижение содержания платины: Мы уже обсуждали техническое сокращение платины; с экономической точки зрения, платина составляет значительную часть стоимости стека. Снижение загрузки или использование переработанной платины может уменьшить стоимость стека на тысячи долларов. В настоящее время 80-киловаттный автомобильный топливный элемент может содержать 10-20 г платины (в зависимости от конструкции) – при цене $30/г это $300-600 платины, что не так много, но заметно. Для тяжелой техники стеki больше, но предпринимаются усилия по снижению содержания платины на кВт. Между тем, стационарные MCFC и SOFC полностью обходятся без платины, что помогает снизить материальные затраты (хотя у них есть другие дорогие материалы и процессы сборки).
• Баланс системы (BoP): Не относящиеся к стеку компоненты, такие как компрессоры, увлажнители, силовая электроника, баки и т.д., вносят значительный вклад в стоимость. Здесь также помогают объемы и зрелость цепочки поставок. В автомобилях водородные баки из углеродного волокна – одна из основных статей расходов (часто сопоставимая со стоимостью самого топливного элемента). Эти расходы снижаются примерно на 10-20% при каждом удвоении объема. В отрасли ведутся исследования альтернативных способов хранения (например, металлгидриды или более дешевое волокно), но в ближайшей перспективе основной акцент делается на масштабировании производства композитов. В ЕС и Японии реализуются программы по снижению стоимости баков вдвое к 2030 году за счет автоматизации и новых материалов. В стационарных системах BoP включает риформеры (при использовании природного газа), инверторы, теплообменники – и здесь помогает стандартизация и масштаб.
• Топливные расходы: Экономическая целесообразность также зависит от цены на водород (или метанол и т.д.). Сегодня водородное топливо может быть дорогим на ранних рынках. На общественных H₂-станциях в Калифорнии или Европе водород часто стоит $10-15 за кг (что примерно эквивалентно по энергии $4-6 за галлон бензина). Это означает, что заправка FCEV может быть сопоставима или немного дороже бензина на милю (хотя если сравнивать со стоимостью электроэнергии для электромобилей, она выше). Однако по мере увеличения производства стоимость снижается. Hydrogen Shot Министерства энергетики США нацелен на $1 за кг водорода к 2031 году innovationnewsnetwork.com. Хотя это амбициозно, даже $3/кг (с использованием возобновляемых источников или SMR+CCS) сделают эксплуатацию водородных FCEV очень дешёвой на милю, учитывая, что топливные элементы в 2-3 раза эффективнее ДВС. В промышленном плане стоимость зелёного водорода в лучших случаях (при очень дешёвой возобновляемой энергии) снизилась до $4-6/кг к 2025 году, а синего водорода — до $2-3/кг. Новый налоговый кредит в США (до $3/кг) фактически может сделать зелёный водород для производителей таким же дешёвым, как $1-2/кг, что, вероятно, приведёт к розничным ценам ниже $5 в ближайшие годы. Европейские проекты зелёного водорода в рамках Hydrogen Bank также нацелены на контракты примерно по €4-5/кг или меньше. Всё это говорит о том, что барьер стоимости топлива преодолевается, что улучшит экономику эксплуатации топливных элементов по сравнению с традиционным топливом. Для грузовиков дальнего следования водород по $5/кг примерно сопоставим по стоимости на милю с дизелем по $3/галлон, учитывая преимущество эффективности топливных элементов.
• Стимулы и углеродное ценообразование: Государственные стимулы в настоящее время склоняют экономику в пользу топливных элементов. Многие страны предлагают субсидии или налоговые льготы: например, в США предоставляется налоговый кредит до $7 500 на автомобили с топливными элементами (как и на электромобили), Калифорния добавляет дополнительные стимулы, а несколько стран ЕС предоставляют гранты на покупку FCEV (Франция предлагает €7 000 на H₂-автомобиль, Германия освобождает от дорожного налога и т.д.). Для автобусов и грузовиков существуют крупные государственные программы софинансирования (JIVE в ЕС профинансировал более 300 автобусов, HVIP в Калифорнии покрывает значительную часть стоимости H₂-грузовика). Стационарные топливные элементы получают налоговые льготы (30% ITC в США fuelcellenergy.com) и поддержку по программам, как субсидии на когенерацию в Японии. Кроме того, если углеродное ценообразование или регулирование выбросов ужесточатся, стоимость выбросов CO₂ возрастёт — что фактически будет способствовать технологиям с нулевым выбросом, таким как топливные элементы. Например, в рамках европейских норм по выбросам CO₂ для автопарков и возможных будущих топливных мандатов использование зелёного водорода может приносить кредиты, которые можно монетизировать. Эта политика будет критически важна в ближайшие 5-10 лет для перехода к самоокупаемым рыночным объёмам.

Текущая конкурентоспособность: В некоторых нишах топливные элементы уже экономически конкурентоспособны или близки к этому:

• Складские погрузчики: Погрузчики на топливных элементах превосходят аккумуляторные по времени безотказной работы и эффективности труда в условиях эксплуатации больших парков. Такие компании, как Walmart, обнаружили, что несмотря на более высокие капитальные затраты, рост производительности (нет необходимости менять батареи, более стабильная мощность) и экономия пространства (не требуется помещение для зарядки) делают топливные элементы финансово привлекательными innovationnewsnetwork.com. Это привело к развертыванию десятков тысяч погрузчиков по лизинговым моделям компанией Plug Power. Генеральный директор Plug Power отмечал, что такие погрузчики могут иметь убедительную окупаемость на объектах с высокой загрузкой — именно поэтому Amazon, Walmart, Home Depot и другие подключились к этому рано.
• Автобусы: Автобусы на топливных элементах по-прежнему дороже дизельных или аккумуляторных автобусов по первоначальной стоимости. Однако некоторые транспортные агентства подсчитывают, что на определённых маршрутах (дальние расстояния, холодная погода или интенсивная эксплуатация) им требуется меньше водородных автобусов, чем аккумуляторных (благодаря более быстрой заправке и большему запасу хода). Пример Вены, где 12 аккумуляторных автобусов заменили на 10 водородных, показателен sustainable-bus.com. За 12 лет эксплуатации, если стоимость водорода снизится, а обслуживание будет сопоставимым, совокупная стоимость владения (TCO) может сравняться. Первые данные показывают, что автобусы на топливных элементах имеют меньше простоев по сравнению с первыми аккумуляторными автобусами в некоторых парках, что может экономить деньги.
• Дальнемагистральные грузовики: Здесь дизель остаётся сложным конкурентом по стоимости. Грузовики на топливных элементах имеют более высокую начальную стоимость (возможно, в 1,5–2 раза выше дизельных на данный момент), а водород пока не дешевле дизеля на милю. Однако с ожидаемым массовым производством к концу 2020-х (Daimler, Volvo, Hyundai планируют серийное производство), а также с вышеупомянутыми изменениями цен на топливо, экономика может измениться. Особенно если нормативы по нулевым выбросам заставят транспортные компании переходить на альтернативу дизелю, топливные элементы могут стать предпочтительным выбором для дальних маршрутов из-за эксплуатационной экономики (грузоподъёмность и использование). Недавнее исследование ACT Research прогнозирует, что грузовики на топливных элементах могут достичь паритета совокупной стоимости владения с дизельными в некоторых сегментах тяжёлых грузовиков к середине 2030-х годов, если цена на водород достигнет примерно $4/кг. Калифорния и Европа уже сигнализируют о поэтапном отказе от продаж дизельных грузовиков в 2030-х, что создаёт бизнес-основания для ранних инвестиций в водородные грузовики.
Стационарная энергетика: Для основной генерации топливные элементы по-прежнему часто имеют более высокую капитальную стоимость на кВт, чем электростанции или двигатели, работающие на сети. Однако они могут конкурировать по надежности и выбросам, если этим параметрам придается значение. Например, дата-центры могут использовать топливные элементы вместе с сетью в конфигурации, которая устраняет необходимость в резервных генераторах и ИБП, что потенциально компенсирует затраты. Microsoft обнаружила, что при использовании топливного элемента мощностью 3 МВт вместо дизельных генераторов общие затраты могут быть разумными, если учесть устранение части энергетической инфраструктуры carboncredits.com. В регионах с высокой стоимостью электроэнергии (например, острова или удаленные районы, где дизельные генераторы работают по $0,30/кВт·ч), топливные элементы на местном водороде или аммиаке могут стать экономически эффективной чистой заменой. Правительства также готовы платить премию за экологические и сетевые преимущества, через такие программы, как NYSERDA, финансирующие ранние внедрения nyserda.ny.gov. Со временем, если к дизель-генераторам будут применяться углеродные сборы или строгие ограничения по выбросам (некоторые города рассматривают запрет на новые дизельные резервные источники для крупных зданий), топливные элементы получат экономическое преимущество.
• Микро-ТЭЦ: Микро-ТЭЦ на топливных элементах для домов по-прежнему довольно дороги (десятки тысяч долларов), но в Японии субсидии и высокая цена на электроэнергию из сети + сжиженный природный газ сделали их жизнеспособными для первых пользователей. С момента появления стоимость снизилась вдвое, и производители стремятся еще больше ее сократить за счет массового производства. Если стоимость топлива (природный газ или водород) останется разумной и если есть ценность в резервном питании (после катастроф и т.д.), некоторые домовладельцы или бизнесы могут заплатить больше за ТЭЦ на топливных элементах ради энергетической безопасности и эффективности.

Ключевой показатель, который часто упоминается, — это learning rate: исторически для топливных элементов он составлял около 15-20% (то есть при каждом удвоении накопленного производства стоимость снижается на этот процент). По мере масштабирования производства для тяжелого транспорта и стационарных рынков можно ожидать дальнейшего снижения стоимости.

Рост рынка и тенденции

Рынок топливных элементов находится на стадии роста. Некоторые заметные тенденции на 2025 год:

• Рост доходов и объёмов: Согласно рыночным исследованиям, мировой рынок топливных элементов (во всех сферах применения) в последние годы рос примерно на 25%+ ежегодно. Сегмент транспортных средств на топливных элементах в частности, ожидается, будет расти со среднегодовым темпом более 20% до 2034 года globenewswire.com. Например, ожидается, что рынок автомобилей на топливных элементах вырастет с ~$3 млрд в 2025 году до ~$18 млрд к 2034 году globenewswire.com. Аналогично, стационарный рынок топливных элементов и рынок портативных устройств демонстрируют двузначные темпы роста. В 2022 году мировые поставки топливных элементов превысили 200 000 единиц (в основном небольшие ВЭУ и устройства для обработки материалов), и это число продолжает расти по мере появления новых моделей грузовиков и легковых автомобилей.
• Географические горячие точки: Азия (Япония, Южная Корея, Китай) лидирует в стационарных установках и занимает значительную долю в транспорте (Китай делает ставку на автобусы/грузовики, Япония — на личные автомобили и стационарные установки, Корея — на электростанции и транспорт). Азиатско-Тихоокеанский регион доминировал на рынке FCEV в 2024 году благодаря крупным программам легковых автомобилей в Японии и Корее, а также коммерческому транспорту в Китае globenewswire.com. Интегрированная стратегия Китая с национальными субсидиями и локальными кластерами (например, Шанхай, Гуандун) быстро масштабирует внедрение globenewswire.com. Европа сейчас активно инвестирует в водородную инфраструктуру и транспорт; такие страны, как Германия, уже имеют 100 водородных станций и планируют построить еще сотни globenewswire.com, а Европа финансирует множество внедрений транспорта (планы на сотни грузовиков через H2Accelerate, 1200 автобусов к середине десятилетия sustainable-bus.com и др.). Северная Америка (особенно Калифорния) имеет отдельные очаги продвинутого внедрения — в Калифорнии около 50 общественных водородных станций, и к 2025 году планируется довести их число до 200 для поддержки десятков тысяч FCEV. Новые водородные хабы в США (с финансированием $8 млрд, выделенным в конце 2023 года) дополнительно ускорят рост регионального рынка, обеспечив инфраструктуру в таких местах, как побережье Мексиканского залива, Средний Запад, Калифорния и др. Тем временем, новые рынки, такие как Индия, исследуют топливные элементы (Индия запустила первый испытательный рейс водородного автобуса в 2023 году и представила прототип водородного грузовика в 2025 году globenewswire.com). Правительство Индии в рамках Национальной водородной миссии инвестирует в демонстрационные проекты (например, водородные автобусы в Ладакхе globenewswire.com).
• Корпоративные инвестиции и партнерства: Крупные игроки отрасли делают ставки. Автопроизводители: Toyota, Hyundai, Honda давно участвуют, теперь к ним присоединились BMW (которая анонсировала ограниченную серию водородных внедорожников в 2023 году), а также такие компании, как GM (разрабатывает топливные элементы для аэрокосмической и военной отрасли, а также поставляет топливные элементы Hydrotec партнерам, таким как Navistar, для грузовиков). Производители грузовиков: помимо совместного предприятия Daimler и Volvo, активны и другие, такие как Nikola, Hyundai (с программой XCIENT в Европе и планами для США), Toyota Hino (разрабатывает грузовики на топливных элементах), Kenworth (сотрудничает с Toyota по демонстрационному проекту портового грузовика). Железнодорожные и авиационные компании: Alstom (поезда), Airbus (с MTU, а также партнерство с Ballard для демонстрационного двигателя), и стартапы, такие как ZeroAvia (при поддержке авиакомпаний), свидетельствуют о межотраслевом интересе.

В цепочке поставок также наблюдаются консолидация и инвестиции. Крупным событием стало приобретение Honeywell топливно-электролизерного катализаторного бизнеса Johnson Matthey за 1,8 млрд фунтов стерлингов в 2025 году, что показывает, как крупные промышленные компании занимают позиции в водородной экономике ts2.tech. Стартапы по производству водорода получают финансирование от нефтегазовых гигантов (например, BP инвестирует в стартап по электролизерам Hystar и компанию по LOHC Hydrogenious). На самом деле нефтегазовые компании увеличили свою долю — глобальный анализ корпоративного венчурного инвестирования показал, что в первой половине 2025 года нефтегазовые компании утроили инвестиции в водородные стартапы по сравнению с предыдущим годом, что опровергает мнение о снижении интереса globalventuring.com. Они страхуются на случай будущего, в котором водород станет значимым энергоносителем. Примеры включают инвестиции Shell в сети водородных заправок, TotalEnergies — в проекты по производству водорода, а также партнерства, такие как Chevron с Toyota по водородной инфраструктуре.

• IPO и фондовый рынок: Многие компании, специализирующиеся исключительно на топливных элементах, торгуются на бирже (Plug Power, Ballard Power, Bloom Energy, FuelCell Energy). Их акции отличаются волатильностью и часто реагируют на новости о политике. В 2020 году они резко выросли на фоне ажиотажа вокруг водорода, в 2022–2023 годах многие из них остыли из-за более медленного, чем ожидалось, выхода на прибыльность, но в 2024–2025 годах оптимизм возобновился благодаря росту реальных заказов и появлению государственной поддержки. Например, Ballard в 2025 году получила крупнейшие на сегодняшний день заказы на топливные элементы для автобусов (более 90 двигателей для европейских производителей автобусов) nz.finance.yahoo.com, и теперь фокусируется на ключевых рынках после прихода нового генерального директора hydrogeninsight.com. Bloom Energy расширяет производство и осваивает новые рынки, такие как производство водорода с помощью обратимых SOFC. Plug Power, несмотря на трудности с достижением финансовых целей, строит полную сеть по производству зеленого водорода и отчиталась о доходе свыше $1 млрд за 2024 год, имея амбициозные планы роста (хотя и значительные расходы) fool.com. В целом, сектор перешел от чистых НИОКР к получению выручки, но до широкой прибыльности еще несколько лет, поскольку компании масштабируются.
• Слияния и сотрудничество: Мы наблюдаем трансграничные и межотраслевые коллаборации: например, Daimler, Shell и Volvo сотрудничают в создании экосистем для водородных грузовиков; Toyota в партнерстве с Air Liquide и Honda развивает инфраструктуру в Японии и ЕС; Hydrogen Council (основан в 2017 году) теперь объединяет более 140 корпоративных участников, согласующих стратегии. Особенно заметны международные коллаборации: в 2023 году было объявлено о партнерстве по поставке водорода (в виде аммиака) из Австралии в Японию для производства электроэнергии — что связано с топливными элементами, если коммерциализация аммиачных топливных элементов состоится. Европейские страны сотрудничают: проект IPCEI (Important Projects of Common European Interest) Hydrogen объединяет миллиарды евро от стран ЕС для развития всего — от электролизеров до автомобилей на топливных элементах iea.org. «Бельгия, Германия и Нидерланды призывают к четкой европейской стратегии по укреплению рынка водорода», — отмечает одна из новостей, подчеркивая региональное сотрудничество blog.ballard.com.
• Рыночные вызовы и корректировки: С быстрым ростом приходят и отрезвляющие корректировки. В отчёте H2View за первое полугодие 2025 года отмечено, что «реальность начала давать о себе знать» для водорода: некоторые стартапы терпят неудачу, а крупные игроки, такие как Statkraft, приостанавливают проекты из-за высоких затрат или неопределённого спроса h2-view.com. Однако подчёркивается, что это стратегическая эволюция, а не отступление — инвесторы теперь требуют более чётких бизнес-кейсов и краткосрочных денежных потоковh2-view.com. Это полезно для долгосрочной стабильности. Например, мы увидели, как BP вышла из крупного проекта зелёного водорода в Нидерландах в 2025 году, чтобы сосредоточиться на основном бизнесе, но проект продолжился под новым руководством ts2.tech. Также драматичная история Nikola: после первоначального ажиотажа компания столкнулась с финансовыми трудностями и скандалом вокруг основателя, а к 2023 году её бизнес по производству аккумуляторных грузовиков испытывал трудности. Однако в 2025 году новая компания “Hyroad” приобрела водородные активы и интеллектуальную собственность Nikola после банкротства, чтобы продолжить развитие этой идеи h2-view.com. Эти эпизоды отражают переход от бурной начальной фазы к более рациональному, партнёрскому этапу роста.
• Сигналы политики и мандатов: Рынки также реагируют на надвигающиеся нормативные акты. Калифорнийское правило Advanced Clean Trucks и стандарты ЕС по CO₂ фактически требуют, чтобы часть новых грузовиков была с нулевым уровнем выбросов — это стимулирует заказы на водородные грузовики наряду с аккумуляторными. В Калифорнии, например, порты и транспортные компании понимают, что им нужно уже сейчас закупать ZE-грузовики, чтобы достичь целей к 2035 году (когда продажи дизельных грузовиков могут быть запрещены). Китай использует программу Fuel Cell Vehicle City Cluster: субсидии предоставляются городским коалициям, которые внедряют определённое количество FCEV, с целью достичь 50 000 FCEV к 2025 году, как отмечалось ранее. Такие мандаты дают производителям уверенность в наличии рынка при производстве водородных автомобилей, стимулируя инвестиции.
• Расширение водородной инфраструктуры: Рыночный тренд, тесно связанный с топливными элементами, — это развитие инфраструктуры заправки. Ожидается, что к 2025 году по всему миру будет более 1 000 водородных станций (по сравнению с ~550 в 2021 году). Более 100 станций в Германии уже обслуживают существующие автомобили globenewswire.com, и планируется 400 к 2025 году; Япония ставит цель — 320 к 2025 году. В Китае, что интересно, к 2025 году было более 250 станций, и строительство идет быстрыми темпами. США отстают, но Закон об инфраструктуре выделил средства на водородные коридоры и частные инициативы (такие как Truck stops by Nikola, Plug Power, Shell в разработке). Новые технологии заправки (например, высокопроизводительные диспенсеры на 700 бар для грузовиков или заправка жидким водородом) выходят на рынок. В 2023 году в Германии компания Daimler и партнеры открыли первую высокопроизводительную станцию заправки жидким водородом для грузовиков. Также новые стандарты (например, обновления протокола заправки SAE J2601) повышают надежность и скорость заправки, что способствует принятию пользователями и пропускной способности станций.
• Прогноз рынка: Взглянув вперед, отраслевые прогнозы оптимистичны. IDTechEx прогнозирует десятки тысяч грузовиков на топливных элементах на дорогах к 2030 году по всему миру и, возможно, более 1 миллиона FCEV всех типов. К 2040 году топливные элементы могут занять значительную долю продаж тяжелых транспортных средств (по некоторым оценкам, 20-30% тяжелых грузовиков). Стационарные топливные элементы могут превысить 20 ГВт совокупно установленной мощности к 2030 году (сегодня — всего несколько ГВт), поскольку такие страны, как Южная Корея, Япония и, возможно, США (с водородными хабами и целями по безуглеродной энергетике), внедряют их для чистой гарантированной энергии. Hydrogen Council предполагает, что к 2050 году водород будет обеспечивать 10-12% конечного спроса на энергию в сценарии 2°C, что подразумевает миллионы топливных элементов в транспорте, зданиях и энергетике. В краткосрочной перспективе следующие 5 лет (2025-2030) — критические годы масштабирования: переход от демонстраций и малых серий к массовому производству в нескольких секторах.

Лидеры отрасли подчеркивают необходимость поддержки в этот период масштабирования. Совместное письмо 30 генеральных директоров в Европе предупредило, что без быстрых действий «водородная мобильность в Европе застопорится», и призвало к скоординированному развертыванию инфраструктуры и включению водорода в крупные инициативы hydrogeneurope.eu. Они отметили, что двойная инфраструктура (батареи + водород) может сэкономить сотни миллиардов на модернизации электросетей hydrogen-central.com, что создает весомые экономические аргументы для инвестиций государств в водород наряду с электрификацией.

С точки зрения инвестиций, помимо корпоративных расходов, правительства мобилизуют средства. ЕС выделил 470 млн евро в 2023 году на исследования и разработку водорода и внедрение в рамках программ Horizon и Hydrogen Europe clean-hydrogen.europa.eu. Программы по водороду Министерства энергетики США получили увеличенное финансирование (более 500 млн долларов в год), а также $8 млрд на водородные хабы. Китайское правительство предоставляет субсидии около $1 500 за 1 кВт топливных элементов для автомобилей в рамках своей кластерной программы. В совокупности эти меры направят в сектор десятки миллиардов долларов в этом десятилетии, снижая риски для частных инвесторов.

Чтобы проиллюстрировать динамику рынка на конкретном примере: Hyundai в 2025 году выпустила обновленный внедорожник NEXO и объявила о планах представить версии всех своих коммерческих автомобилей на топливных элементах. В Европе Toyota начала устанавливать топливные модули (от Mirai) в автобусы Hino и Caetanobus, а также в проект грузовика Kenworth в США. Nikola и Iveco строят завод в Германии по производству грузовиков на топливных элементах, планируя выпускать сотни машин в год к 2024-2025 годам. С появлением таких производственных мощностей на рынке появится продукт — дальше всё зависит от клиентов и инфраструктуры заправки.

Уже сейчас появляются «реальные заказы»: например, в 2025 году Talgo (производитель поездов) заказал топливные элементы Ballard для испанских водородных поездов, Sierra Northern Railway заказала 1,5 МВт топливный двигатель для локомотива (Ballard) money.tmx.com, First Mode заказала 60 топливных элементов Ballard для переоборудования карьерных самосвалов на водородную тягу blog.ballard.com. Это не научные проекты, а коммерческие сделки, направленные на декарбонизацию деятельности. Такие проекты ранних последователей в железнодорожной и горнодобывающей отраслях, хоть и нишевые, важны для доказательства экономической эффективности в тяжелых секторах.

Наконец, тенденция в рыночных настроениях: после пика ажиотажа в 2020 году и некоторого спада в 2022-м, 2023-2025 годы характеризуются более сдержанным, но решительным оптимизмом. Руководители часто признают существующие вызовы, но выражают уверенность, что с ними можно справиться. Например, Санджив Ламба, генеральный директор Linde, подчеркнул, что «ни один подход не решит проблему устойчивого развития; водород — ключевой вариант для более чистого транспорта, и, работая вместе — промышленность, производители и правительства — мы сможем полностью раскрыть его потенциал». hydrogen-central.com Сейчас этот дух сотрудничества между частным и государственным секторами очевиден. В некотором смысле, топливные элементы переместились из лаборатории в переговорные: страны видят стратегическую ценность в освоении водородных и топливных технологий (для энергетической безопасности и промышленного лидерства). В Европе это даже рассматривается как вопрос конкурентоспособности — отсюда и их спешка после появления стимулов в США по IRA.

В заключение, экономическая целесообразность топливных элементов быстро улучшается благодаря технологическим достижениям и масштабированию, но по-прежнему зависит от дальнейшей поддержки для достижения полной конкурентоспособности. Рыночные тенденции указывают на устойчивый рост и значительные инвестиции в будущем, при этом сохраняется прагматичный подход с акцентом на наиболее подходящие области применения (например, тяжелый транспорт, автономное энергоснабжение), где у топливных элементов наибольшее преимущество. В ближайшие несколько лет решения на основе топливных элементов, вероятно, станут все более распространенными в этих сферах, что позволит накопить необходимый опыт и объемы для дальнейшего расширения.

Глобальные политические инициативы и развитие отрасли

Государственная политика и международное сотрудничество играют ключевую роль в ускорении внедрения топливных элементов и водорода. Осознавая потенциал для экономического роста, сокращения выбросов и обеспечения энергетической безопасности, правительства по всему миру запускают комплексные стратегии и программы финансирования для поддержки сектора водорода и топливных элементов. Тем временем отраслевые участники формируют альянсы и партнерства, чтобы инфраструктура и стандарты развивались соответствующими темпами. В этом разделе выделены ключевые глобальные политические инициативы, крупные корпоративные инвестиции и международное сотрудничество, формирующие отрасль по состоянию на 2025 год:

Политика и государственные стратегии

• Европейский союз: Европа, пожалуй, была самой активной в разработке политики по водороду. Водородная стратегия ЕС (2020) установила цели по установке 6 ГВт возобновляемых электролизеров к 2024 году и 40 ГВт к 2030 году fchea.org. К началу 2025 года более 60 правительств, включая ЕС, приняли водородные стратегии iea.org. ЕС реализовал программу Important Projects of Common European Interest (IPCEI) для водорода, одобрив несколько волн проектов с многомиллиардным финансированием для развития всей цепочки создания стоимости iea.org. Также был запущен Hydrogen Bank (в рамках Инновационного фонда) для субсидирования первых проектов по производству зеленого водорода — на первом аукционе в 2024 году было предложено 800 млн евро за 100 000 тонн зеленого H₂ (по сути, контракт на разницу для обеспечения конкурентоспособности цены на зеленый H₂) iea.org. В сфере мобильности ЕС принял Alternative Fuels Infrastructure Regulation (AFIR) в 2023 году, предписывающий, что к 2030 году на основных дорогах трансъевропейской транспортной сети каждые 200 км должна быть водородная заправочная станция. Кроме того, стандарты ЕС по выбросам CO₂ для автомобилей фактически подталкивают производителей к инвестициям в транспортные средства с нулевым уровнем выбросов (включая FCEV). Отдельные европейские страны также инвестируют: Германия вложила более 1,5 млрд евро в водородные заправки и НИОКР в этом десятилетии и возглавляет трансграничные инициативы (например, проект “H2Med” pipeline с Испанией и Францией по транспортировке водорода). Франция объявила о плане по водороду на 7 млрд евро, сосредоточенном на электролизерах, тяжелых транспортных средствах и декарбонизации промышленности globenewswire.com. Скандинавские страны формируют “Nordic Hydrogen Corridor” при поддержке ЕС для внедрения водородных грузовиков и станций от Швеции до Финляндии hydrogeneurope.eu. В Восточной Европе также реализуются проекты (Польша и Чехия планируют водородные хабы для грузовиков на своих автомагистралях). Примечательно, что генеральные директора европейских компаний призывают к еще более решительным действиям — в июле 2025 года более 30 генеральных директоров обратились к лидерам ЕС с призывом “решительно поставить водородную мобильность в центр стратегии чистого транспорта Европы” и предупредили, что Европе нужно действовать сейчас, чтобы закрепить свое лидерство hydrogeneurope.eu. Они отметили, что Европа может получить 500 000 рабочих мест к 2030 году благодаря лидерству в водородных технологиях hydrogen-central.com, но только если будет развиваться инфраструктура и созданы поддерживающие рамки (такие как финансирование и упрощённое регулирование). ЕС прислушивается: разрабатывается Чистая промышленная политика (иногда называемая «Акт о промышленности с нулевым выбросом»), которая, вероятно, будет включать стимулы для производства водородных технологий, аналогичные американскому IRA. Одна загвоздка: в конце 2024 года в проекте климатического плана ЕС на 2040 год водород явно не упоминался, что вызвало тревогу в отрасли hydrogen-central.com, но такие заинтересованные стороны, как Hydrogen Europe, активно лоббируют, чтобы водород остался в центре планов ЕС по декарбонизации h2-view.com.
• Соединённые Штаты Америки: При администрации Байдена США решительно повернулись в сторону поддержки водорода. Закон об инвестициях в инфраструктуру и рабочих местах (IIJA) 2021 года включал 8 миллиардов долларов на региональные центры чистого водорода — в конце 2023 года Министерство энергетики выбрало 7 предложений по созданию хабов по всей стране (например, возобновляемый водородный хаб в Калифорнии, водородный хаб на основе нефти и газа в Техасе, хаб по производству чистого аммиака на Среднем Западе) для получения финансирования. Эти хабы нацелены на создание локализованных экосистем производства, распределения и конечного использования водорода (включая топливные элементы в мобильности и энергетике). Министерство энергетики также запустило «Hydrogen Shot» в рамках своей инициативы Energy Earthshots, поставив цель снизить стоимость зелёного водорода до $1/кг к 2031 году innovationnewsnetwork.com. Однако наиболее значимым стало принятие Закона о снижении инфляции (IRA) 2022 года, который ввёл налоговый кредит на производство (PTC) для водорода — до $3 за кг H₂, произведённого с почти нулевыми выбросами iea.org. Это фактически делает многие проекты по зелёному водороду экономически жизнеспособными, и после его принятия последовал поток анонсов новых проектов. Закон также продлил налоговые льготы для автомобилей на топливных элементах и для стационарных установок на топливных элементах (30% ITC fuelcellenergy.com). Национальная стратегия и дорожная карта по водороду США (опубликована в виде проекта в 2023 году) определяет видение производства 50 миллионов тонн водорода в год к 2050 году (по сравнению с ~10 млн тонн сегодня, в основном на основе ископаемого топлива)innovationnewsnetwork.com. США рассматривают водород как ключ к энергетической безопасности и промышленной конкурентоспособности. Кроме того, такие штаты, как Калифорния, имеют собственные инициативы: Комиссия по энергетике Калифорнии финансирует строительство водородных заправок (цель — 100 станций для грузовиков на водороде к 2030 году), а штат предлагает стимулы для безэмиссионных транспортных средств, включая топливные элементы (программа HVIP для грузовиков и программы ваучеров для автобусов). Также вовлечены вооружённые силы США — армия разрабатывает план по водородной заправке на базах и тестирует автомобили на топливных элементах для тактического использования, а, как отмечалось ранее, Министерство обороны участвует в проектах, таких как грузовик H2Rescue innovationnewsnetwork.com. В регуляторной сфере США разрабатывают нормы и стандарты (через NREL, SAE и др.) для обеспечения безопасного обращения с водородом и единых протоколов заправки, что облегчает внедрение технологий.
• Азия: Япония была пионером в области водорода, представляя себе «Водородное общество». Японское правительство обновило свою Базовую стратегию по водороду в 2023 году, удвоив целевой показатель использования водорода до 12 миллионов тонн к 2040 году и пообещав 113 миллиардов долларов (15 трлн иен) государственных и частных инвестиций за 15 лет. Япония субсидировала автомобили на топливных элементах и построила около 160 станций, а также финансировала микрокогенерационные установки на топливных элементах (Ene-Farm). Кроме того, Япония провела Олимпийские игры в Токио 2020 (прошли в 2021 году) на водородных автобусах и генераторах в качестве демонстрации. Сейчас Япония инвестирует в глобальные поставки — например, партнерство с Австралией по перевозке сжиженного водорода (судно Suiso Frontier завершило тестовый рейс с LH₂). Южная Корея также имеет Дорожную карту водородной экономики, нацеленную на 200 000 FCEV и 15 ГВт мощности топливных элементов к 2040 году. К 2025 году Корея планировала вывести на дороги 81 000 FCEV (к 2023 году их было около 30 000, в основном Hyundai Nexo) и 1 200 автобусов, а также увеличить свою текущую стационарную мощность топливных элементов (>300 МВт) до уровня в несколько ГВт. Корея предоставляет щедрые потребительские субсидии (Nexo стоит примерно столько же, сколько бензиновый внедорожник после субсидии) и построила около 100 водородных станций. В 2021 году также было введено требование, чтобы в крупных городах, таких как Сеул, не менее 1/3 новых общественных автобусов были водородными. Китай впервые включил водород в свой национальный Пятилетний план (2021-2025), признав его ключевой технологией для декарбонизации и развивающейся отраслью payneinstitute.mines.edu. В Китае пока нет единой национальной субсидии на водородные автомобили (субсидии на NEV были прекращены в 2022 году), но была введена Программа демонстрации транспортных средств на топливных элементах: вместо субсидий на каждую машину, она поощряет городские кластеры за достижение целевых показателей внедрения и технологических рубежей. В рамках этой программы Китай поставил цель — около 50 000 FCEV (в основном коммерческих) и 1 000 водородных станций к 2030 году globenewswire.com. Ключевые провинции, такие как Шанхай, Гуандун и Пекин, активно инвестируют — предлагают местные субсидии, требования к автопаркам (например, определенный процент городских автобусов должен быть на топливных элементах в некоторых районах), а также строят индустриальные парки для производства топливных элементов. Sinopec (крупная нефтяная компания) переоборудует некоторые АЗС для добавления водородных заправок (долгосрочная цель — 1 000 станций). На международном уровне Китай сотрудничает — генеральный директор Ballard отметил «лидерство Китая по внедрению водорода», и у Ballard есть совместные предприятия в Китае blog.ballard.com. Однако Китай по-прежнему во многом полагается на уголь для производства водорода (который называют «синим» при улавливании углерода или «серым» без него). В их политику также входит исследование геологического водорода и водорода, производимого с помощью ядерной энергии, что показывает, что они изучают все возможные направления.
• Другие регионы: Австралия использует свои возобновляемые ресурсы, чтобы стать экспортером водорода (хотя это больше производство водорода, чем использование топливных элементов внутри страны). У нее есть стратегии и крупные проекты, такие как потенциальный Asian Renewable Energy Hub в Западной Австралии, который будет производить зеленый аммиак. Страны Ближнего Востока (например, ОАЭ, Саудовская Аравия) объявили о мега-проектах по производству зеленого водорода/аммиака для диверсификации от нефти – например, NEOM в Саудовской Аравии планирует экспортировать зеленый аммиак, а также использовать часть водорода для транспорта (например, они заказали 20 водородных автобусов у Caetano/Ballard). Эти проекты косвенно способствуют развитию топливных элементов, обеспечивая будущие поставки. Канада имеет Водородную стратегию и сильные позиции в области интеллектуальной собственности по топливным элементам (Ballard, Hydrogenics-Cummins и др. – канадские компании). Канада видит возможности в тяжелом транспорте и создала водородные хабы в Альберте и Квебеке. Индия запустила свою Национальную миссию по зеленому водороду в 2023 году с первоначальным бюджетом более 2 млрд долларов США для поддержки производства электролизеров и пилотных проектов по топливным элементам (автобусы, грузовики, возможно, поезда). Как страна, сильно зависящая от импорта нефти и с растущими выбросами, Индия заинтересована в водороде для энергетической безопасности; в 2023 году она запустила свой первый автобус на водородных топливных элементах, а такие компании, как Tata и Reliance, инвестируют в эту технологию globenewswire.com. Латинская Америка: Бразилия, Чили обладают обильными возобновляемыми ресурсами и планируют производить зеленый водород на экспорт, а также тестируют автобусы на топливных элементах (например, в Чили был пилотный проект для горнодобывающих машин). Африка: Южная Африка, обладая запасами платины, реализует Водородную дорожную карту и интересуется карьерными грузовиками на топливных элементах (2-мегаваттный грузовик Anglo American) и резервным электропитанием. Международные кооперационные рамки, такие как Международное партнерство по водороду и топливным элементам в экономике (IPHE) и Hydrogen Mission инициативы Mission Innovation, способствуют обмену знаниями.

В заключение, формируется глобальный политический консенсус, что водород и топливные элементы — ключевые элементы перехода к нулевому выбросу. От директив и финансирования ЕС, до рыночных стимулов США и скоординированных инициатив государств и промышленности в Азии — все эти меры существенно снижают барьеры для технологий топливных элементов.

Отраслевые альянсы и инвестиции

На промышленном фронте компании объединяют усилия, чтобы разделить издержки и ускорить развитие инфраструктуры:

• Водородный совет: Основанный в 2017 году 13 компаниями-основателями, сейчас включает более 140 компаний (энергетика, авто, химия, финансы), выступающих за водород. Заказывает аналитические исследования (совместно с McKinsey) для обоснования бизнес-кейса и сыграл ключевую роль в продвижении нарратива о том, что водород может обеспечить 20% потребностей в декарбонизации при инвестициях в триллионы долларов к 2050 году. Генеральные директора этого совета активно высказываются. Например, гендиректор Toyota (как член) регулярно подчеркивает стратегию множественных путей и взаимодействует с политиками в Японии и за рубежом, чтобы топливные элементы оставались в повестке дня. В отчете Совета за 2025 год «Closing the Cost Gap» определено, где необходима поддержка политики, чтобы сделать чистый водород конкурентоспособным к 2030 году hydrogencouncil.com.
• Глобальный альянс по водородной мобильности: Совместное письмо 30 генеральных директоров в Европе в 2025 году объявило о создании Глобального альянса по водородной мобильности – по сути, объединение отрасли для продвижения водородных транспортных решений в масштабах hydrogen-central.com. Приложение к письму с цитатами генеральных директоров, которое мы видели, является частью их медийной кампании по повышению осведомленности и оказанию давления на правительства hydrogen-central.com. В этот альянс входят компании, охватывающие всю цепочку создания стоимости водорода – от поставщиков газа (Air Liquide, Linde), производителей автомобилей (BMW, Hyundai, Toyota, Daimler, Volvo, Honda), производителей топливных элементов (Ballard, Bosch через cellcentric, EKPO), поставщиков компонентов (Bosch, MAHLE, Hexagon для баллонов) до конечных пользователей/операторов автопарков. Выступая единым голосом, они стремятся донести до регуляторов и инвесторов единое послание: мы готовы, нам нужна поддержка сейчас, иначе рискуем отстать (особенно по сравнению с такими странами, как Китай).
• Партнерства автопроизводителей: Разработка топливных элементов затратна, поэтому автопроизводители часто сотрудничают. У Toyota и BMW было соглашение о совместном использовании технологий (ограниченный BMW iX5 Hydrogen SUV использует топливные элементы Toyota), у Honda и GM было совместное предприятие (хотя к 2022 году GM в основном перешла на собственные разработки для неавтомобильных применений и поставляет технологии Honda). Мы видим совместные заводы по производству топливных элементов: например, Cellcentric (Daimler-Volvo) строит крупный завод в Германии для топливных элементов для грузовиков к 2025 году. Hyundai и Cummins имеют меморандумы о сотрудничестве по топливным элементам (Cummins также работает с Tata в Индии). Такие совместные инвестиции позволяют разделить расходы на НИОКР и согласовать стандарты (например, использовать схожие уровни давления, интерфейсы заправки и т.д., чтобы инфраструктура могла быть общей).
• Консорциумы инфраструктуры: В сфере заправки группы компаний объединяются, чтобы решить проблему «курицы и яйца». Один из примеров — H2 Mobility Deutschland — консорциум Air Liquide, Linde, Daimler, Total, Shell, BMW и др., который построил первые 100 водородных станций в Германии на совместные средства. В Калифорнии California Fuel Cell Partnership (теперь переименованный в Hydrogen Fuel Cell Partnership) объединяет автопроизводителей, энергетические компании и государство для координации развертывания станций и вывода автомобилей на рынок. В Европе запущен H2Accelerate для грузовиков — в него входят Daimler, Volvo, Iveco, OMV, Shell и другие, сосредоточенные на том, что нужно для вывода на дороги десятков тысяч водородных грузовиков в этом десятилетии. Они координируют такие вопросы, как обеспечение соответствия характеристик станций потребностям грузовиков (например, высокопроизводительные дозаторы) и синхронизация открытия станций с поставками грузовиков клиентам.
• Действия энергетических и химических компаний: Крупные энергетические компании инвестируют в downstream: Shell не только строит водородные станции, но и сотрудничает для внедрения грузовиков (у нее есть инициатива с Daimler по пилотированию водородных грузовых коридоров в Европе). TotalEnergies аналогично оснащает некоторые объекты водородом и участвует в автобусных проектах во Франции. Нефтяные компании видят потенциал в перепрофилировании активов (нефтеперерабатывающие заводы могут производить водород, АЗС становятся энергетическими хабами с H₂ и т.д.). Промышленные газовые компании (Air Liquide, Linde) — ключевые игроки: они инвестируют в производство и дистрибуцию водорода (сжижатели, автоцистерны, трубопроводы) и даже напрямую в конечное использование (у Air Liquide есть дочерняя компания, управляющая общественными водородными станциями в ряде стран). В Японии такие компании, как JXTG (Eneos), строят цепочки поставок водорода и работают над импортом топлива (например, из проекта SPERA LOHC в Брунее). Chemours (производитель мембраны Nafion) и другие химические компании наращивают производство материалов для топливных элементов из-за растущего спроса, иногда с поддержкой государства (план Франции включал поддержку заводов по производству электролизеров и топливных элементов, например, гигафабрика AFCP по топливным системам).
• Тенденции инвестиций и финансирования: Мы уже упоминали корпоративные венчурные инвестиции. Примечательно, что венчурный капитал и частные инвестиции вложили значительные средства в водородные стартапы — производителей электролизеров (ITM Power, Sunfire и др.), производителей топливных элементов (Plug Power приобрела небольшие компании для интеграции технологий и др.), а также компании водородной цепочки поставок. В первой половине 2025 года, несмотря на некоторое охлаждение общего cleantech-VC, интерес к водороду сохранялся — корпоративные венчурные фонды нефтегазовых компаний увеличили ставки в 3 раза globalventuring.com. Кроме того, национальные зеленые фонды поддерживают H₂: например, программа H₂Global в Германии использует государственный аукционный механизм для субсидирования импорта зеленого водорода/аммиака, что косвенно гарантирует пользователям поставки. NEDO в Японии финансирует множество ранних НИОКР и демонстрационных проектов (например, судно на топливных элементах и проект строительной техники на топливных элементах).
• Стандарты и сертификация: Ведутся международные усилия по стандартизации того, что считается «зеленым» или «низкоуглеродным» водородом (важно для трансграничной торговли и для подтверждения экологических заявлений). ЕС опубликовал делегированные акты в 2023 году, определяющие критерии «Возобновляемого топлива небиологического происхождения» (RFNBO) для водорода iea.org. Также ведется работа над схемами Гарантии происхождения. С технической стороны ISO и SAE обновляют стандарты качества топлива, стандарты сосудов высокого давления (для баллонов на 700 бар) и др., что облегчает сертификацию продукции на разных рынках. Эта часто незаметная работа критически важна – например, согласование протокола заправки позволяет автомобилям разных марок заправляться везде. Global Hydrogen Safety Code Council координирует лучшие практики, чтобы страны могли внедрять гармонизированные нормы безопасности (чтобы проект станции в одной стране соответствовал требованиям другой с минимальными изменениями).

Можно оценить, сколько координации и средств направляется на создание устойчивой экосистемы водорода/топливных элементов. В результате к 2025 году топливные элементы уже не являются маргинальной технологией, зависящей от энтузиастов; за ними стоят крупные отрасли и правительства. Это должно обеспечить постепенное преодоление начальных препятствий (таких как инфраструктура и стоимость).

Для иллюстрации целостного подхода: политика, инвестиции и сотрудничество ярко проявились на климатическом саммите COP28 (декабрь 2023), где водород был в центре внимания. Несколько стран объявили о повестке «Hydrogen Breakthrough», нацеленной на 50 млн тонн чистого H₂ к 2030 году по всему миру (это согласуется с графиками Hydrogen Council и IEA). Такие инициативы, как Mission Innovation Hydrogen Valley Platform, объединяют проекты водородных хабов по всему миру для обмена знаниями. А на форумах вроде Clean Energy Ministerial есть направление Hydrogen Initiative, отслеживающее прогресс.

Появляются и новые двусторонние соглашения: например, Германия подписала партнерства с Намибией и Южной Африкой для развития зеленого водорода (с прицелом на импорт в будущем), а Япония — с ОАЭ и Австралией. Часто такие соглашения включают пилотные проекты топливных элементов в этих странах-партнерах (например, Намибия рассматривает водород для железных дорог и энергетики при поддержке Германии). Европа также планирует импортировать водородные виды топлива для авиации и судоходства в рамках своих правил ReFuelEU — что может косвенно создать рынки для стационарных топливных элементов (например, использование аммиака в топливных элементах в портах).

В заключение, синергия глобальных политических инициатив и развития отрасли создает усиливающийся цикл: политика снижает риски и стимулирует частные инвестиции, достижения отрасли делают политиков более уверенными в установлении амбициозных целей. Хотя остаются проблемы (масштабирование производства, обеспечение доступности топлива, поддержание доверия инвесторов в начальной убыточной фазе), уровень международной приверженности беспрецедентен. Топливные элементы и водород перестали быть решением «когда-нибудь, возможно» и стали решением «здесь и сейчас», за которое страны соревнуются. Как сказал генеральный директор EKPO (европейское совместное предприятие), речь идет о «действии сейчас по всей цепочке создания стоимости» hydrogen-central.com, чтобы опережать других. С учетом этого мы переходим к проблемам, которые все еще требуют внимания, а затем рассмотрим, что может ожидать нас после 2025 года.

Проблемы и барьеры для внедрения топливных элементов

Несмотря на импульс и оптимизм, отрасль топливных элементов сталкивается с рядом существенных проблем, которые необходимо решить для достижения широкого внедрения. Многие из них хорошо известны и являются объектом как технологических инноваций, так и поддерживающей политики, как обсуждалось ранее. Здесь мы подытожим ключевые барьеры: развитие инфраструктуры, стоимость и экономика, долговечность и надежность, производство топлива и другие практические проблемы, а также стратегии их преодоления.

• Водородная инфраструктура и доступность топлива: Возможно, самым насущным узким местом является отсутствие всеобъемлющей инфраструктуры заправки водородом. Потребители неохотно покупают FCEV, если не могут легко заправиться. По состоянию на 2025 год водородные станции сосредоточены в нескольких регионах (Калифорния, Япония, Германия, Южная Корея, части Китая), и даже там их количество ограничено. Строительство станций требует больших капиталовложений (1–2 миллиона долларов за станцию мощностью 400 кг/сутки) и на начальных этапах они недозагружены. Эта проблема «курицы и яйца» решается с помощью государственных грантов (например, ЕС и Калифорния совместно финансируют новые станции) и путем кластеризации первых внедрений. Тем не менее, темпы необходимо ускорять. Как отмечается в одном из анализов, «ограниченное количество водородных заправочных станций, приводящее к низким продажам FCEV, является барьером для роста рынка» globenewswire.com. Кроме того, транспортировка водорода на станции (грузовиками или по трубопроводам) и его хранение (высокое давление или криогенные резервуары) добавляют сложности и увеличивают стоимость. Возможные решения: использование крупных «хабовых» станций для обслуживания автопарков (например, специализированные депо для грузовиков/автобусов) для быстрого увеличения загрузки, развертывание мобильных заправщиков для временного покрытия и использование существующей инфраструктуры (например, переоборудование некоторых газопроводов для водорода, где это возможно). Еще один аспект — стандартизация: обеспечение единых протоколов заправки и стандартов насадок, чтобы любой автомобиль мог заправиться на любой станции. Эта задача в основном решена технически (с помощью SAE J2601 и др.), но эксплуатационная надежность должна быть высокой — первые пользователи сталкивались с временными сбоями станций или ожиданием, что может испортить впечатление. Письмо генеральных директоров в Европе специально призывало к «целевой политической поддержке для разблокировки инвестиций и масштабирования внедрения водородных транспортных средств и инфраструктуры», то есть они хотят, чтобы правительства помогли снизить риски строительства станций до появления полного спроса hydrogeneurope.eu. Обеспечение доступности «зеленого» водорода — еще один аспект; на текущий момент станции часто отпускают водород, полученный из природного газа. Для сохранения экологических преимуществ и в перспективе для соответствия климатическим требованиям (например, требование Калифорнии по увеличению доли возобновляемого водорода на станциях) в сеть должно поступать больше возобновляемого водорода — это означает строительство электролизеров и использование биогаза, что должно происходить параллельно. На это нацелены такие инициативы, как американские H₂-хабы и Европейский водородный банк.
• Высокие издержки – стоимость транспортных средств и систем: Несмотря на то, что издержки снижаются, топливные элементы и водородные баки по-прежнему остаются дорогими, что удерживает высокие цены на транспортные средства. Для тяжелой техники совокупная стоимость владения все еще склоняется в пользу дизеля при отсутствии стимулов. «Высокие первоначальные издержки» производства топливных элементов называются в отраслевых отчетах одной из основных преград globenewswire.com. Автобусы, грузовики и поезда на топливных элементах сегодня имеют надбавку в сотни тысяч долларов. Преодолеть это можно только продолжая наращивать масштабы производства и переходя к серийному выпуску (что само по себе требует уверенности в наличии покупателей – снова важность мандатов/стимулов). Отрасль решает проблему стоимости несколькими способами: проектирует более простые системы с меньшим количеством деталей (например, интегрированные модули, сокращающие количество шлангов и соединений), использует более дешевые материалы (новые мембраны и материалы биполярных пластин), переходит к массовым методам производства (автоматизация, крупные заводы). Мы уже видели производственные линии по выпуску топливных элементов для автомобилей (специализированный завод Toyota в Японии, планируемые заводы H2 Mobility в Китае), и они должны обеспечить экономию на масштабе к концу 2020-х годов. Компании по производству топливных элементов также сокращают менее перспективные продуктовые линейки, чтобы сосредоточить ресурсы; например, Ballard в 2023 году инициировала «стратегическую перестройку», чтобы отдать приоритет продуктам с наибольшим спросом (топливные элементы для автобусов/грузовиков) и сократить издержки в других областях ballard.com. Для стационарных систем стоимость за кВт по-прежнему высока (например, домашний когенератор на 5 кВт может стоить более $15 тыс., а установка на 1 МВт — более $3 млн). Серийное производство и модульные конструкции (сборка из нескольких одинаковых блоков) — путь к снижению стоимости, и действительно, за последнее десятилетие стоимость стационарных топливных элементов на кВт снизилась примерно на 60%, но требуется еще такое же снижение для широкой конкуренции. Продолжение НИОКР также крайне важно для достижения следующих прорывов (например, неблагородные катализаторы, которые могут радикально снизить стоимость стека при условии достижения долговечности).
• Стоимость водородного топлива и цепочка поставок: Цена водорода на заправке или на заводе может сделать экономику проекта выгодной или убыточной. В настоящее время водород часто дороже традиционных видов топлива в пересчёте на энергию, особенно зелёный водород. Доктор Сунита Сатьяпал отметила, что «стоимость остаётся одной из самых больших проблем», а США стремятся достичь цены $1/кг на водород innovationnewsnetwork.com. Цель амбициозная, но даже достижение $2-3/кг потребует масштабирования электролизёров, расширения производства возобновляемой энергии и, возможно, улавливания углерода для синего водорода. Среди проблем: масштабирование сырья для электролизёров (например, иридий для ПЭМ-электролизёров, хотя разрабатываются альтернативы), строительство достаточного количества возобновляемых источников энергии, выделенных для производства H₂, а также создание систем хранения/транспортировки (например, соляные каверны для хранения H₂ в больших объёмах для сглаживания сезонного производства). Инфраструктура для перевозки или транспортировки водорода по трубопроводам находится на начальной стадии. Есть и регуляторные проблемы: в некоторых регионах неясно, как будут регулироваться водородные трубопроводы или как быстро разрешать строительство крупных новых объектов по производству H₂. В Европе задержки с определением понятий возобновляемого водорода затормозили некоторые проекты iea.org. Отрасль заинтересована в «ясности по вопросам сертификации и регулирования», как отмечает МЭА, поскольку неопределённость может препятствовать инвестиционным решениям iea.org. Чтобы временно снизить стоимость топлива, некоторые демонстрационные проекты используют водород как побочный продукт промышленности или реформированный газ, что может быть дешевле, но не является низкоуглеродным. Переход к зелёному водороду будет сложным, если зелёный H₂ останется дорогим — поэтому сейчас основные государственные стимулы направлены на производственные кредиты, чтобы искусственно сократить разницу в цене до тех пор, пока масштаб не снизит стоимость естественным образом. Кроме того, создание глобальной торговли водородом (например, перевозка аммиака или жидкого водорода) будет важно для регионов, которые не могут производить достаточно водорода локально; это создаёт задачи по строительству терминалов для импорта/экспорта и судов. Однако уже реализуются несколько проектов (Австралия<->Япония, Ближний Восток<->Европа) для тестирования этих маршрутов.
• Надежность и долговечность: Топливные элементы должны соответствовать или превосходить долговечность существующих технологий, чтобы действительно завоевать доверие клиентов. Это означает, что топливные элементы для легковых автомобилей должны служить не менее 150 000 миль с минимальным износом, для грузовиков — возможно, более 30 000 часов, а для стационарных установок — более 80 000 часов (почти 10 лет) непрерывной работы. Пока что этого уровня удалось достичь не во всех сферах. Типичные текущие показатели: легковые PEM-стэки продемонстрировали ~5 000–8 000 часов работы с деградацией менее 10%, что соответствует примерно 150–240 тыс. миль в автомобиле — фактически это уже соответствует целям многих автопроизводителей, хотя в очень жарком или холодном климате срок службы может сокращаться. В тяжелой технике показатели продолжают расти; некоторые топливные элементы для автобусов проработали более 25 000 часов в испытаниях, но следующая цель — стабильно достигать 35 000 часов sustainable-bus.com. Для стационарных систем PAFC и MCFC часто требуют капитального ремонта через 5 лет из-за проблем с катализатором и электролитом; SOFC могут деградировать из-за термоциклирования или загрязнений. Повышение долговечности критически важно для снижения стоимости жизненного цикла (если топливный элемент приходится слишком часто менять, это убивает экономическую целесообразность или усложняет обслуживание). Как уже упоминалось, компании и консорциумы DOE добились прогресса в области катализаторов и материалов для увеличения срока службы (например, более прочные катализаторы, выдерживающие циклы пуска-остановки без спекания, покрытия для предотвращения коррозии и т.д.). Но это по-прежнему остается вызовом, особенно при попытках повысить производительность (часто существует компромисс между удельной мощностью и долговечностью из-за более высоких нагрузок на материалы). Качество топлива (отсутствие серы, СО выше допустимого уровня) также критично для долговечности; поэтому необходимо создание надежной системы поставки водорода с постоянным уровнем чистоты (стандарт ISO 14687) — загрязнение на станции, отравляющее топливные элементы, может привести к массовым отказам автомобилей, что станет кошмарным сценарием, которого нужно избегать. Поэтому на всех этапах цепочки поставок необходим строгий контроль качества и датчики.
• Восприятие обществом и безопасность: Водороду предстоит преодолеть опасения общества по поводу безопасности («синдром Гинденбурга») и незнакомости. Хотя исследования показывают, что правильно спроектированные системы H₂ могут быть такими же безопасными или даже безопаснее бензина (водород быстро рассеивается, а новые баллоны невероятно прочные), любой громкий инцидент может отбросить отрасль назад. Поэтому безопасность — это вызов на практике: необходимы строгие стандарты, обучение экстренных служб и прозрачная коммуникация. В 2019 году взрыв водородной заправки в Норвегии (из-за утечки и отказа оборудования) привел к временному приостановлению продаж автомобилей на топливных элементах и некоторому общественному скепсису. Отрасль ответила улучшением конструкций станций и протоколов безопасности. Крайне важно поддерживать отличную статистику по безопасности, чтобы не потерять общественную и политическую поддержку. Также необходима просветительская работа: многие потребители до сих пор не знают, что такое автомобиль на топливных элементах, или путают его с «водородным двигателем внутреннего сгорания». Информационную работу ведут такие организации, как Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (FCHEA) в США или Hydrogen Europe в ЕС. Кроме того, важно, чтобы первые пользователи получили положительный опыт (отсутствие перебоев с топливом, простое обслуживание и т.д.), что поможет распространению технологии через сарафанное радио.
• Конкуренция и неопределённые рыночные сигналы: Топливные элементы развиваются не в вакууме — они сталкиваются с конкуренцией со стороны аккумуляторной электрификации и других технологий. Некоторые эксперты утверждают, что аккумуляторы будут совершенствоваться настолько, что смогут использоваться даже для тяжёлых грузовиков, или что синтетические э-топлива смогут обеспечить энергией авиацию и судоходство, оставляя топливным элементам меньшую роль. Например, исследование 2023 года, проведённое некоторыми экологическими группами, утверждало, что водород в легковых автомобилях менее эффективен по сравнению с прямой электрификацией, а некоторые города, такие как Цюрих, решили сосредоточиться только на аккумуляторных автобусах, а не на водородных, ссылаясь на стоимость и эффективность. CleanTechnica часто публикует критические материалы, такие как «Водородные автобусы вредят тем, кому должны помогать», утверждая, что высокие издержки могут привести к сокращению транспортных услуг orrick.com. Подобные нарративы могут влиять на политику — например, если правительство считает, что аккумуляторы справятся с задачей, оно может сократить финансирование водорода (некоторые указывают на то, что в климатическом документе ЕС на 2040 год водород был опущен, как на признак смены фокуса, что встревожило отрасль fuelcellsworks.com). Поэтому задача — доказать (с помощью данных и пилотных проектов), где топливные элементы являются наилучшим вариантом. Отрасль делает ставку на тяжёлый транспорт и дальние расстояния, чтобы чётко отличаться от аккумуляторных электромобилей, и действительно, многие политики и даже традиционно скептически настроенные НПО теперь признают необходимость водорода в этих нишах. Однако если технологии аккумуляторов неожиданно совершат скачок вперёд (например, значительно увеличится энергоёмкость или появится сверхбыстрая зарядка, решающая проблемы дальнемагистральных перевозок), рыночный потенциал топливных элементов может сократиться. Чтобы снизить рыночную неопределённость, такие компании, как Ballard, диверсифицировали бизнес по нескольким направлениям (автобусы, железная дорога, морской транспорт), чтобы если одно направление отстаёт, другое могло компенсировать. Ещё одна неопределённость — цены на энергию: если возобновляемая электроэнергия станет чрезвычайно дешёвой и доступной, это благоприятно для водорода (дешёвое сырьё для электролиза); если же ископаемое топливо останется дешёвым, а цены на выбросы углерода низкими, стимул для водорода будет меньше. Поэтому долгосрочная климатическая политика (например, ценообразование на выбросы или обязательные квоты) крайне важна для поддержания бизнес-кейса топливных элементов как инструмента декарбонизации.
• Масштабирование производства и цепочки поставок: Для достижения амбициозных целей по внедрению потребуется наращивание производства топливных элементов, водородных баллонов, электролизеров и т.д. такими темпами, которые могут быть ограничены цепочками поставок. Например, нынешнее мировое производство углеродного волокна может стать узким местом, если потребуется миллионы водородных баллонов. Отрасль топливных элементов будет конкурировать с другими секторами (ветроэнергетика, солнечная энергетика, аккумуляторы) за некоторые сырьевые материалы и производственные мощности. Обучение рабочей силы также непростая задача – требуются квалифицированные техники для сборки стеков, обслуживания станций и т.д. Правительства начинают инвестировать в программы обучения (DOE упоминает развитие рабочей силы как часть своей повестки innovationnewsnetwork.com). Локализация цепочек поставок становится трендом (ЕС и США хотят внутреннее производство для создания рабочих мест и обеспечения поставок). Это одновременно и вызов, и возможность: новые заводы требуют денег и времени на строительство, но после запуска они снизят издержки и уменьшат зависимость от импорта.
• Непрерывность и поддержка политики: Хотя сейчас политика в целом благоприятна, всегда есть риск политических изменений. Субсидии могут закончиться слишком рано или регулирование может измениться, если, например, другая администрация снизит приоритет водорода. Отрасль в определённой степени зависит от устойчивой поддержки в этом десятилетии для достижения самоокупаемости. Обеспечение двухпартийной или широкой поддержки за счёт акцента на рабочих местах и экономических выгодах может помочь (отсюда акцент на создании 500 тыс. рабочих мест в ЕС к 2030 году hydrogen-central.com и оживлении промышленности). Другой аспект – упрощение разрешительных процедур: крупные инфраструктурные проекты могут тормозиться бюрократией, поэтому некоторые правительства (например, Германия) работают над ускорением процессов одобрения водородных проектов, и если этого не достичь, это может стать барьером.

Несмотря на эти вызовы, ни один из них не кажется непреодолимым с учётом предпринимаемых усилий. Как отметила д-р Сунита Сатьяпал, помимо стоимости, «ключевая задача заключается в обеспечении спроса на водород. Важно не только наращивать производство, но и стимулировать рыночный спрос в различных секторах… мы должны масштабироваться, чтобы достичь коммерческой жизнеспособности.» innovationnewsnetwork.com Эта проблема «курицы и яйца» между предложением и спросом действительно лежит в основе многих вызовов. Применяемый подход (хабы, автопарки, координированное масштабирование транспорта и станций) направлен на разрыв этого замкнутого круга.

Показательно, что аналогичные проблемы были у аккумуляторных электромобилей десять лет назад – высокая стоимость, мало зарядных станций, тревога по поводу запаса хода – и благодаря постоянным усилиям они постепенно решаются. Топливные элементы, возможно, отстают от аккумуляторов на 5–10 лет по зрелости, но с ещё большей климатической срочностью сейчас и с учётом опыта внедрения электромобилей есть надежда, что эти препятствия удастся преодолеть быстрее.

В заключение, основные проблемы для топливных элементов — это инфраструктура, стоимость, долговечность, производство топлива и восприятие/конкуренция. Каждая из них решается с помощью сочетания НИОКР в области технологий, политических стимулов и отраслевых стратегий. В следующем разделе будет рассмотрено, как эти усилия могут реализоваться в будущем и каковы перспективы для топливных элементов.

Будущие перспективы

Будущее топливных элементов становится все более многообещающим по мере приближения к 2030 году и далее, хотя развитие будет происходить по-разному в разных секторах. Если текущие тенденции в улучшении технологий, поддержке политики и внедрении на рынке сохранятся, можно ожидать, что топливные элементы перейдут от сегодняшней фазы раннего внедрения к более массовому рынку в следующем десятилетии. Вот чего стоит ожидать:

• Масштабирование и массовое внедрение к 2030 году: К 2030 году топливные элементы могут стать обычным явлением в определённых сегментах. Многие эксперты считают, что тяжёлый транспорт станет прорывной областью: тысячи грузовиков на водородных топливных элементах на автомагистралях Европы, Северной Америки и Китая, поддерживаемые специализированными водородными коридорами. Крупные логистические компании и операторы автопарков уже проводят пилотные проекты и, вероятно, расширят использование водородных грузовиков по мере появления доступных моделей. Например, консорциум H2Accelerate предполагает, что тяжёлые FCEV достигнут паритета по стоимости с дизелем в 2030-х годах при достаточных объёмах hydrogen-central.com. К концу 2030-х годов мы можем увидеть, как топливные грузовики доминируют в новых продажах для дальних перевозок, если технология оправдает ожидания — дополняя аккумуляторные грузовики, которые займут короткие и региональные маршруты. Автобусы на топливных элементах также могут стать основой городских автопарков, особенно на длинных маршрутах и в холодном климате, где аккумуляторы теряют запас хода. Цель Европы — 1 200 автобусов к 2025 году — это только начало; при наличии финансирования и снижении стоимости эта цифра может легко вырасти до 5 000+ к 2030 году в Европе, а также до аналогичных показателей в Азии (Китай и Корея также нацелены на тысячи). Поезда на топливных элементах, вероятно, будут широко использоваться на неэлектрифицированных линиях в Европе (Германия, Франция, Италия уже объявили о расширении) и, возможно, в Северной Америке (для пригородных или промышленных маршрутов) с учётом успехов в Европе. У Alstom и других компаний уже есть новые заказы, и к 2030 году водородные поезда могут стать зрелым продуктом, выходя за рамки новинки.
• Расширение применения стационарных топливных элементов: В сфере производства электроэнергии топливные элементы готовы занять значительную нишу. Ожидается, что всё больше центров обработки данных будут использовать топливные элементы в качестве резервного или даже основного источника питания, поскольку такие компании, как Microsoft и Google, стремятся к круглосуточному обеспечению чистой энергией. Успех Microsoft с 3 МВт топливными элементами carboncredits.com говорит о том, что к 2030 году дизельные генераторы в центрах обработки данных могут начать массово заменяться системами на топливных элементах, особенно если стоимость выбросов углерода или проблемы с надёжностью (из-за экстремальных погодных условий и т.д.) сделают дизель менее привлекательным. Энергетические компании могут устанавливать крупные парки топливных элементов для распределённой генерации — в Южной Корее уже есть электростанции мощностью 20–80 МВт, и планируется строительство новых. Другие страны с ограниченными возможностями электросетей (например, Япония, некоторые регионы Европы) могут использовать топливные элементы для локальной генерации и повышения устойчивости энергосистемы. Микро-ТЭЦ на топливных элементах в домах, вероятно, останутся в основном явлением Японии и Кореи, если только стоимость не снизится резко или газовые компании Европы не перейдут на водород и не начнут продвигать котлы на топливных элементах. Однако концепция реверсивных топливных элементов (электроэнергия <-> хранение водорода) может стать важным активом для энергосистем с очень высокой долей возобновляемых источников, фактически выступая в роли долгосрочного хранения энергии. К 2035 году некоторые аналитики прогнозируют сотни мегаватт таких систем, балансирующих сезонную выработку солнечной и ветровой энергии в таких местах, как Калифорния или Германия.
• Экономика зелёного водорода: Успех топливных элементов тесно связан с развитием зелёного водорода. Обнадёживает то, что все признаки указывают на масштабное наращивание производства зелёного водорода. МЭА прогнозирует пятикратный рост производства низкоуглеродного водорода к 2030 году, если заявленные проекты будут реализованы iea.org. Благодаря IRA и аналогичным стимулам мы можем стать свидетелями достижения зелёным водородом заветной цены $1/кг уже в начале 2030-х годов (в регионах с обилием возобновляемых источников), или по крайней мере $2/кг в большинстве мест, что сделает эксплуатацию топливных элементов крайне конкурентоспособной по стоимости топлива. Такое изобилие дешёвого зелёного водорода не только обеспечит транспорт и электростанции, но и откроет новые рынки для топливных элементов — например, топливные элементы на грузовых судах с использованием аммиака, расщепляемого на борту, или электроснабжение отдалённых деревень, которые сейчас работают на дизеле (поскольку зелёный H₂ можно транспортировать или производить на месте с помощью солнечной энергии). Если водород станет товаром, торгуемым на мировом рынке, как СПГ, даже страны без собственных ВИЭ смогут импортировать его и использовать топливные элементы для генерации чистой энергии.
• Технические прорывы: Продолжающиеся НИОКР могут привести к появлению революционных решений. Например, если катализаторы из недрагоценных металлов достигнут сопоставимых характеристик, проблема ограниченности поставок платины и её стоимости отпадёт — стоимость топливных элементов может резко снизиться, и ни одна страна не будет контролировать ресурсы (платина сильно сконцентрирована в ЮАР и России, так что снижение зависимости имеет и геополитическую выгоду). Эффективность твердооксидных топливных элементов может ещё вырасти, а низкотемпературные SOFC могут стать жизнеспособными, закрывая разрыв между PEM и SOFC для определённых применений. В области хранения водорода достижения (например, в твердотельном хранении или удешевлении углеродного волокна) могут упростить и уплотнить хранение H₂, увеличив запас хода FCEV или позволив использовать меньшие форм-факторы. Также есть потенциал появления новых типов топливных элементов — например, протонно-керамические топливные элементы, работающие при средних температурах и сочетающие преимущества PEM и SOFC, что может расширить сферы применения.
• Конвергенция с возобновляемыми источниками и батареями: Вместо конкуренции топливные элементы, батареи и ВИЭ, вероятно, будут работать в тандеме во многих системах. Например, будущая безэмиссионная энергосистема может использовать солнечную/ветровую энергию (прерывистую), аккумуляторы (краткосрочное хранение) и генераторы на топливных элементах, работающие на запасённом водороде или аммиаке (долгосрочное, пиковое покрытие). В транспорте каждый автомобиль на топливных элементах всё равно будет иметь батарею (гибрид) для рекуперации и увеличения мощности. Мы также можем увидеть подключаемые FCEV: автомобили, которые в основном работают на водороде, но могут заряжаться от сети как подключаемый гибрид. Это может дать гибкость эксплуатации и потенциально снизить потребность в топливе — некоторые концепт-кары уже демонстрировали такую возможность.
• Рыночные перспективы и объёмы: К середине 2030-х годов в мире может быть миллионы автомобилей на топливных элементах на дорогах, если сохранятся благоприятные условия. Для сравнения: прогнозы разнятся — оптимистичные говорят о 10 миллионах FCEV к 2030 году по всему миру (в основном в Китае, Японии, Корее), более консервативные — о 1-2 миллионах. Значительную долю составят тяжёлые транспортные средства — десятки тысяч грузовиков и автобусов в год к концу 2020-х. Доходы индустрии топливных элементов могут достичь десятков миллиардов долларов в год, и многие компании к тому времени станут прибыльными. Регионы вроде Европы стремятся создать собственных лидеров, способных конкурировать с Ballard или Plug, и это может произойти (например, Bosch может стать крупным игроком с собственным производством топливных элементов). Также могут появиться совершенно новые игроки — например, в Китае REFIRE и Weichai за несколько лет стали крупными производителями топливных систем благодаря поддержке государства и вскоре могут стать глобальными конкурентами.
• Политика и климатические цели: Топливные элементы играют ключевую роль во многих дорожных картах достижения нулевых выбросов к 2050 году. Если заглянуть в 2050 год: в сценарии нулевых выбросов водород и топливные элементы могут обеспечить 10-15% мирового конечного энергопотребления commercial.allianz.com, обеспечивая энергией значительную часть тяжелого транспорта, судоходства (возможно, с помощью аммиачных топливных элементов или сжигания), авиации (возможно, с помощью сжигания водорода для больших самолетов, но топливных элементов — для региональных), а также часть производства электроэнергии. К тому времени топливные элементы могут стать такими же повсеместными, какими когда-то были двигатели внутреннего сгорания — их можно будет встретить во всем: от бытовых приборов (например, генераторы на топливных элементах в подвалах или АПУ в домах) до огромных электростанций. Они также могут стать довольно незаметными для пользователя — например, пассажир может ехать в поезде или автобусе на водороде и даже не осознавать, что это топливный элемент, а не питание от электросети или батареи, потому что ощущения (плавность, тишина) такие же или даже лучше. Нарратив может измениться: вместо «топливный элемент против батареи» может быть просто так, что электромобили бывают двух видов (на батареях или на топливных элементах) в зависимости от потребностей в дальности, оба под эгидой электрического привода.
• Мнения экспертов: Лидеры отрасли сохраняют оптимизм, но остаются реалистами. Например, Том Лайнбаргер (исполнительный председатель Cummins) в 2024 году сказал: «Мы считаем, что водородные топливные элементы сыграют критическую роль, особенно в тяжелых применениях, но успех будет зависеть от снижения стоимости и развития водородной инфраструктуры — и то, и другое уже происходит». Многие разделяют эту точку зрения: топливные элементы не заменят батареи или ДВС повсеместно, но займут важные ниши и будут работать вместе с другими решениями. Такие ученые, как профессор Ёсино (изобретатель литиевой батареи), даже заявляли, что водород и батареи должны сосуществовать, чтобы полностью заменить нефть. Тем временем голоса скептиков, такие как Илон Маск (который прославился тем, что называл топливные элементы «глупыми элементами»), все больше оказываются в изоляции, поскольку даже Tesla рассматривает использование водорода для производства стали на своих заводах.

Можно ожидать некоторой консолидации в отрасли по мере ее взросления: не все нынешние стартапы в области топливных элементов выживут — те, кто действительно добился успеха, будут куплены или обойдут конкурентов. Например, в 2025 году мы увидели, как Honeywell купила подразделение JM ts2.tech — вероятно, впереди еще больше сделок, когда крупные компании будут приобретать технологии. Это может ускорить развитие, объединив технологии топливных элементов под крылом промышленных гигантов с большими ресурсами.

• Внедрение среди потребителей: Для того чтобы потребительские FCEV действительно добились успеха, заправка водородом должна быть почти такой же удобной, как и заправка бензином. К 2030 году такие регионы, как Калифорния, Германия, Япония, могут приблизиться к этому — с сотнями станций, чтобы водителю FCEV не нужно было беспокоиться о планировании маршрутов. Если это произойдет, сарафанное радио от владельцев (которые наслаждаются быстрыми заправками и большим запасом хода) может подтолкнуть других, особенно тех, кого не устраивает нынешняя скорость зарядки электромобилей или их запас хода для своих нужд. Также поможет большее количество моделей автомобилей — сейчас выбор ограничен (всего несколько моделей, хотя ожидаются новые, например, следующее поколение Hyundai и, возможно, модели из Китая или водородный Lexus). Если к концу 2020-х годов у массовых брендов появится внедорожник или пикап на топливных элементах, это изменит правила игры. Ходят слухи, что Toyota может установить топливные элементы в большие внедорожники и пикапы, что может сделать технологию популярной среди другой аудитории, отличной от эко-ориентированных покупателей Mirai.
• Глобальное равенство: По мере развития технологий топливных элементов они могут быть переданы и использованы в развивающихся странах, а не только в богатых. Особенно для электроснабжения отдалённых районов или чистого общественного транспорта в загрязнённых городах Индии, Африки, Латинской Америки. Сначала необходимо снизить стоимость, но к 2035 году мы можем увидеть, например, водородные автобусы в африканских городах, работающие на местном зелёном водороде, полученном с помощью обильной солнечной энергии. Если международное финансирование поддержит это, топливные элементы смогут перепрыгнуть через старые грязные технологии в этих регионах.

В заключение, перспективы топливных элементов — это растущая интеграция в ландшафт чистой энергетики. Существует осторожный оптимизм, подкреплённый конкретным прогрессом, что топливные элементы преодолеют текущие проблемы и займут своё достойное место. Как сказал Оливер Ципсе (BMW), водород — это не только про климат, но и про «устойчивость и промышленный суверенитет» hydrogen-central.com — то есть страны и компании видят стратегическую ценность в внедрении технологий топливных элементов и водорода (снижение зависимости от нефти, создание новых отраслей). Такой стратегический подход обеспечивает долгосрочную приверженность.

Хотя никто не может с уверенностью предсказать будущее, показательно, что практически каждая крупная экономика и производитель автомобилей теперь имеют план по водороду/топливным элементам — чего не было десять лет назад. Пазл складывается: технологии совершенствуются, формируются рынки, согласуются политики, идут инвестиции. Если 2010-е были десятилетием прорыва аккумуляторов и раннего внедрения, то конец 2020-х и 2030-е вполне могут стать эпохой, когда водород и топливные элементы выйдут на массовый рынок и масштабируются. В результате к 2050 году транспортный и энергетический секторы могут стать в значительной степени безэмиссионными, во многом благодаря повсеместной технологии топливных элементов, тихо выполняющей свою работу — в автомобилях, грузовиках, домах и электростанциях — реализуя давнее обещание водородной экономики.

В заключение стоит вспомнить слова топ-менеджера Toyota, Thierry de Barros Conti, который на семинаре 2025 года призвал к терпению и настойчивости: «Этот путь был непростым, но он верный». pressroom.toyota.com Путь водородных топливных элементов был извилистым, но благодаря постоянным усилиям он ведет нас к более чистому и устойчивому будущему на водороде.

Источники

• Fortin, P. (2025). Исследования SINTEF по снижению содержания платины в топливных элементах – Norwegian SciTech News norwegianscitechnews.com
• Satyapal, S. (2025). Интервью о достижениях и проблемах водородной программы США – Innovation News Network innovationnewsnetwork.com
• Globe Newswire. (2025). Тенденции рынка электромобилей на топливных элементах 2025 – Precedence Research globenewswire.com
• Sustainable Bus. (2025). Внедрение и тенденции автобусов на топливных элементах в Европе sustainable-bus.com
• Airbus Press Release. (2025). Партнерство Airbus и MTU в области водородной авиации, экспертные комментарии airbus.com
• Hydrogen Central. (2025). Цитаты генеральных директоров Global Hydrogen Mobility Alliance (Air Liquide, BMW, Daimler и др.) hydrogen-central.com
• NYSERDA Press Release. (2025). Финансирование проектов по водородным топливным элементам в Нью-Йорке, официальные комментарии nyserda.ny.gov
• IEA. (2024). Основные выводы и политические акценты Глобального обзора по водороду iea.org
• H2 View. (2025). Обзор рынка водорода середины 2025 года (реализм инвесторов, новости Nikola) h2-view.com
• Ballard Power. (2025). Корпоративные объявления (заказы автобусов, стратегический фокус) money.tmx.com, cantechletter.com