alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2025.01.130-145alternative-2549Research ArticleIV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика 12-5-2-0 ЭлектролизIV. HYDROGEN ECONOMY 12. Hydrogen economy 12-5-2-0 ЭлектролизПерспективы замены традиционного топлива для теплоснабжения Мурманской области водородным топливомProspects for replacing traditional fuel for heat supply in the Murmansk region with hydrogen fuelhttps://orcid.org/0000-0003-2921-4603ЗвереваЭ. Р.ZverevaE. R.

Зверева Эльвира Рафиковна -  Профессор, доктор техн. наук 

420066, Россия, г. Казань, ул. Красносельская, 51 

Scopus Author ID: 35218590700Research ID: A-9651-2016 

Zvereva Elvira Rafikovna -  Professor, Doctor of Engineering Sciences 

420066, Kazan, Russia, Krasnoselskaya st., 51 

Scopus Author ID: 35218590700Research ID: A-9651-2016 

https://orcid.org/0000-0002-7229-412XМарьинГ. Е.MarinG. E.

Марьин Георгий Евгеньевич -  канд. техн. наук., доцент 

420066, Россия, г. Казань, ул. Красносельская, 51 

Scopus Author ID: 57213835443Research ID: AGS-9168-2022 

Marin George Evgenievich - PhD in Engineering, Associate Professor

420066, Kazan, Russia, Krasnoselskaya st., 51 

Scopus Author ID: 57213835443Research ID: AGS-9168-2022

george64199@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2921-4603АхметоваИ. Г.AkhmetovaI. G.

Ахметова Ирина Гареевна -  Профессор, доктор техн. наук 

420066, Россия, г. Казань, ул. Красносельская, 51 

Scopus Author ID: 35218590700Research ID: A-9651-2016 

Akhmetova Irina Gareevna - Professor, Doctor of Technical Sciences

420066, Kazan, Russia, Krasnoselskaya st., 51 

Scopus Author ID: 35218590700Research ID: A-9651-2016

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Energy UniversityRussian Federation20251402202501130145Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20252025Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2549

В последние годы практически во всех странах мира наращивается генерация тепловой и электрической энергии с использованием технологий ВИЭ. Это связано с удорожанием или истощением традиционных источников энергии, необходимостью надежного и эффективного энергоснабжения удаленных, труднодоступных и изолированных регионов. Водородное топливо может стать альтернативой традиционным источникам энергии, поэтому привлекает все большее внимание в качестве топлива. Производство водородного топлива с помощью электроэнергии, полученной на ВИЭ, имеет самые низкие вредные выбросы, поэтому получает наибольшее распространение. В данном исследовании рассмотрена перспектива производства «зеленого» водорода в арктической зоне. Мурманская область для теплоснабжения использует устаревшее оборудование котельных, работающих на низкокачественном топливе – мазуте. Водород может частично заменить традиционное топливо в виде мазута, если учесть транспортировку мазута до котельной, то стоимость водорода будет конкурентоспособная. Предложены схемы получения водорода: вблизи источника электроэнергии и на площадке промышленного предприятия. В исследовании показана перспективная схема сжигания водорода в действующих водогрейных котлах.

In recent years, almost all countries in the world have been increasing the generation of thermal and electric energy using renewable energy technologies. This is due to the rising cost or depletion of traditional energy sources, the need for reliable and efficient energy supply to remote, hard-to-reach and isolated regions. Hydrogen fuel can become an alternative to traditional energy sources, so it is attracting increasing attention as a fuel. The production of hydrogen fuel using electricity generated by renewable energy sources has the lowest harmful emissions, so it is becoming the most widespread. This study considers the prospects for producing «green» hydrogen in the Arctic zone. The Murmansk region uses outdated boiler equipment for heat supply, running on low-quality fuel – fuel oil. Hydrogen can partially replace traditional fuel in the form of fuel oil, if we take into account the transportation of fuel oil to the boiler house, the cost of hydrogen will be competitive. Schemes for producing hydrogen are proposed: near the source of electricity and on the site of an industrial enterprise. The study shows a promising scheme for burning hydrogen in existing hot water boilers.

водородтопливозеленая энергетикаводородная энергетикатепловая энергияВЭСальтернативное топливоhydrogenfuelgreen energyhydrogen energythermal energywind power plantsalternative fuelReferencesГонсало Х. Сото, Сюань-Хоа Нгьем, Хавьер Мартинес-Кобас. Анализ роли основных политик перехода к энергетике при проникновении возобновляемой энергии в ЕС: оценка энергетической производительности и низкоуглеродной экономики. Индикаторы окружающей среды и устойчивости. – Том 25. – 2025, 100573.Gonzalo H. Soto, Xuan-Hoa Nghiem, Xavier Martinez-Cobas. Analyzing the role of main energy transition policies upon renewable energy penetration in the EU: An assessment of energy productivity and low carbon economies. Environmental and Sustainability Indicators. – Volume 25. – 2025, 100573.Мохадесех Шабани, Сохраб Кордростами, Монирех Джахани Сайяд Новейри. Анализ эффективности возобновляемой энергии с использованием нечеткой динамической модели направленной функции расстояния в условиях естественного и управленческого размещения // Прикладная энергетика. – Том 352. – 2023, 121940.Mohadeseh Shabani, Sohrab Kordrostami, Monireh Jahani Sayyad Noveiri. Renewable energy performance analysis using fuzzy dynamic directional distance function model under natural and managerial disposability // Applied Energy. – Volume 352. – 2023, 121940.Дж. Р. Чжу, Ихуа Цзинь, Вэйхун Чжу, ДонгКун Ли, Навид Бохлули, Многоцелевое планирование микросетевой системы с учетом возобновляемой энергии и систем хранения водорода с реагированием на спрос // International Journal of Hydrogen Energy. – Том 48. – Выпуск 41. – 2023, – Стр. 15626-15645.J. R. Zhu, Yihua Jin, Weihong Zhu, Dong-Kun Lee, Navid Bohlooli, Multi-objective planning of micro-grid system considering renewable energy and hydrogen storage systems with demand response // International Journal of Hydrogen Energy. – Volume 48. – Issue 41. – 2023, – Pр. 15626-15645.Шуджун Ли, Пэн Ван, Цянь Чжан, Цзяшуо Ли, Чжи Цао, Вэнь Ли, Вэй-цян Чен, Мониторинг используемых запасов солнечных электростанций Китая и потенциала переработки материалов с использованием географических данных из нескольких источников // Ресурсы, сохранение и переработка. – Том 212. – 2025, 107920.Shujun Li, Peng Wang, Qian Zhang, Jiashuo Li, Zhi Cao, Wen Li, Wei-qiang Chen, Monitoring China’s solar power plant in-use stocks and material recycling potentials using multi-source geographical data // Resources, Conservation and Recycling. – Volume 212. – 2025, 107920.Юйсинь Инь, Динсян Чжан, Мэнъе Чжу, Хуавей Чжан, Дачуань Лю, Ян Сунь, Хуаци Чжун, Мужэнь Жэнь, Пу Ван. Повышение эффективности землепользования солнечной энергии в Китае и последствия для политики // Солнечная энергия. – Том 280. – 2024, 112867.Yuxin Yin, Dingxiang Zhang, Mengye Zhu, Huawei Zhang, Dachuan Liu, Yan Sun, Huaqi Zhong, Muzhen Ren, Pu Wang. Improving land-use efficiency of solar power in China and policy implications // Solar Energy. – Volume 280. – 2024, 112867.Зверева Э. Р., Марьин Г. Е., Ахметова И. Г., Зверев Л. О. Перспективы получения зеленого водорода на мини-ГЭС для транспорта // International Journal of Hydrogen Energy, 97, с. 291-298.Zvereva E. R., Marin G. E., Akhmetova I. G., Zverev L. O. Prospects for obtaining green hydrogen at mini-hydroelectric power plants for transport // International Journal of Hydrogen Energy, 97, pp. 291-298.Мэнди Цзи, Цзяньлун Ван. Обзор и сравнение различных методов производства водорода на основе показателей оценки затрат и воздействия на жизненный цикл // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Том 46. – Выпуск 78. – С. 38612-38635.Mengdi Ji, Jianlong Wang. Review and comparison of various hydrogen production methods based on costs and life cycle impact assessment indicators //International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Volume 46. – Issue 78. Pр. 38612-38635.Анна Корппоо, Юрки Луукканен, Ярмо Вехмас, Мия Киннунен. Что идет вниз, должно подняться? Тенденции промышленного использования электроэнергии на Северо-Западе России // Энергетическая политика. – 2008. – Том 36. – Выпуск 9. – С. 3588-3597.Anna Korppoo, Jyrki Luukkanen, Jarmo Vehmas, Miia Kinnunen. What goes down must come up? Trends of industrial electricity use in the North-West of Russia // Energy Policy. – 2008. – Volume 36. – Issue 9. – Pр. 3588-3597.Хуан Юй, Линь Го, Мэнгнан Ма, Салах Камель, Вэньюань Ли, Симин Сун. Оценка рисков интегрированных электрических, газовых и централизованных систем теплоснабжения с учетом солнечных тепловых ТЭЦ и электрических котлов // Международный журнал электроэнергетических и энергетических систем. – 2018. – Том 103. – С. 277-287.Juan Yu, Lin Guo, Mengnan Ma, Salah Kamel, Wenyuan Li, Ximing Song. Risk assessment of integrated electrical, natural gas and district heating systems considering solar thermal CHP plants and electric boilers // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2018. – Volume 103. – Pр. 277-287.Шилей Лу, Хаошуан Вэй, Яньбин Цзя, Ран Ван, Юнцзюнь Сан, Цихан Ян. Метод управления системой аккумулирования тепла с изменением фазы электрического котла на основе модели прогнозирования нагрузки в двух временных масштабах // Журнал хранения энергии. – 2025. – Том 107, стр. 114959.Shilei Lu, Haoshuang Wei, Yanbing Jia, Ran Wang, Yongjun Sun, Qihang Yang. A control method of electric boiler phase change thermal storage heating system based on dual-time scale load prediction model // Journal of Energy Storage. – 2025. – Volume 107, р. 114959.Диана Бёттгер, Марио Гётц, Мирто Теофилиди, Томас Брукнер. Управление подачей электроэнергии с помощью установок по производству электроэнергии в теплосистемах с высокой долей возобновляемых источников энергии – Иллюстративный анализ для Германии на основе использования электрических котлов в сетях централизованного теплоснабжения // Энергия. – 2015. – Том 82. – С. 157-167.Diana Böttger, Mario Götz, Myrto Theofilidi, Thomas Bruckner. Control power provision with powerto-heat plants in systems with high shares of renewable energy sources – An illustrative analysis for Germany based on the use of electric boilers in district heating grids // Energy. – 2015. – Volume 82. – Pр. 157-167.Сырбу Н. С., Снайдер Г. Т., Шакиров Р. Б., Холмогоров А. О., Жарков Р. В., Цуногай У. Геохимическое распределение гелия, водорода, углекислого газа и метана в грязевых вулканах, горячих источниках и холодных просачиваниях острова Сахалин // Журнал вулканологии и геотермальных исследований. – 2022. – Том 431, 107667.N. S. Syrbu, G. T. Snyder, R. B. Shakirov, A. O. Kholmogorov, R. V. Zharkov, U. Tsunogai. Geochemical distribution of helium, hydrogen, carbon dioxide and methane in Sakhalin Island mud volcanoes, hot springs, and cold seeps // Journal of Volcanology and Geothermal Research. – 2022. – Volume 431, 107667.Марьин Г. Е., Титов А. В., Ахметшин А. Р., Ишалин А. В. Повышение эффективности конверсионного газотурбинного двигателя путем добавления водорода в топливный газ // International Journal of Hydrogen Energy, 97, с. 649-656. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.11.304Marin G. E., Titov A. V., Akhmetshin A. R., Ishalin A. V. Increasing the efficiency of a conversion gas turbine engine by adding hydrogen to fuel gas // International Journal of Hydrogen Energy, 97, pp. 649-656. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.11.304Марьин Г. Е., Мингалеева Г. Р., Новоселова М. С., Ахметшин А. Р. Добавление водородного топлива в синтез-газ для возможности сжигания в газовой турбине // International Journal of Hydrogen Energy, 96, с. 378-384. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.11.305Marin G. E., Mingaleeva G. R., Novoselova M. S., Akhmetshin A. R. Adding hydrogen fuel to the synthesis gas for the possibility of combustion in a gas turbine // International Journal of Hydrogen Energy, 96, pp. 378-384. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.11.305Илюшин П., Симонов А., Суслов К., Филиппов С. Обеспечение устойчивой работы ветропарков, подключенных к распределительным сетям // Прикладные науки. – 2024. – Т. 14. – С. 9794.Ilyushin P., Simonov A., Suslov K., Filippov S. Ensuring Stable Operation of Wind Farms Connected to Distribution Networks // Applied Sciences. – 2024. – Vol. 14. – Р. 9794.Мохаммад Кианнеджад, Мохаммад Реза Салехизаде, Маджид Олуми-Буйги, Луис Баринго. Стохастический подход к предложению фотоэлектрических электростанций на рынках на сутки вперед и балансирующих рынках // Международный журнал электроэнергетики и энергетических систем. – 2023. – Том 147, 108841.Mohammad Kiannejad, Mohammad Reza Salehizadeh, Majid Oloomi-Buygi, Luis Baringo. A stochastic offering approach for photovoltaic power plants in day-ahead and balancing markets // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2023. – Volume 147, 108841.Фрэнк Кофи Овусу, Питер Амоако-Йиренки, Нана Кена Фремпонг, Акото Яв Омари-Сасу, Айзек Аджей Менсах, Генри Мартин, Аду Саки. Модель временных рядов, которая, по-видимому, не связана с прогнозированием пикового и краткосрочного спроса на электроэнергию: данные метода Монте-Карло с фильтрацией Калмана // Heliyon. – 2023. – Том 9. – Выпуск 8, e18821.Frank Kofi Owusu, Peter Amoako-Yirenkyi, Nana Kena Frempong, Akoto Yaw Omari-Sasu, Isaac Adjei Mensah, Henry Martin, Adu Sakyi. Seemingly unrelated time series model for forecasting the peak and short-term electricity demand: Evidence from the Kalman filtered Monte Carlo method // Heliyon. – 2023. – Volume 9. – Issue 8, e18821.Дэвид Хопвуд. EWEC 2007: путь вперед для Европы // Renewable Energy Focus. – 2007. – Том 8. – Выпуск 4. – С. 34-37.David Hopwood. EWEC 2007: a way forward for Europe // Renewable Energy Focus. – 2007. – Volume 8. – Issue 4. – Pр. 34-37.EWEC looking to winds of change // Refocus. – 2007. – Том 8. – Выпуск 2. – С. 8-12.EWEC looking to winds of change // Refocus. – 2007. – Volume 8. – Issue 2. – Pр. 8-12.Ачитаев А., Суворов А., Илюшин П., Волкова И., Кан К., Суслов К. Продление срока службы преобразователей переменного тока в постоянный для водородных электролизеров, работающих в составе морских ветровых турбин // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Том 51. – С. 137-159.Achitaev A., Suvorov A., Ilyushin P., Volkova I., Kan K., Suslov K. Life extension of AC-DC converters for hydrogen electrolysers operating as part of offshore wind turbines // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Vol. 51. – Pp. 137-159.Юйтун У, Гоцин Сюй, Цзюньбо Чжоу, Дапэн Цао. Прогресс в исследовании пористых мембран при электролизе щелочной воды для получения зеленого водорода // Chemical Engineering Journal. – 2025. – Том 505, 159291.Yutong Wu, Guoqing Xu, Junbo Zhou, Dapeng Cao. Research progress of the porous membranes in alkaline water electrolysis for green hydrogen production // Chemical Engineering Journal. – 2025. – Volume 505, 159291.Joungho Park, Sungho Kang, Sunwoo Kim, Hana Kim, Hyun-Seok Cho, Jay H. Lee. Сравнительная технико-экономическая оценка щелочного и протонообменного мембранного электролиза для производства водорода в условиях нестабильности возобновляемых источников энергии // Energy Conversion and Management. – 2025. – Том 325, 119423.Joungho Park, Sungho Kang, Sunwoo Kim, Hana Kim, Hyun-Seok Cho, Jay H. Lee. Comparative techno-economic evaluation of alkaline and proton exchange membrane electrolysis for hydrogen production amidst renewable energy source volatility // Energy Conversion and Management. – 2025. – Volume 325, 119423.Jingyi Wang, Jinbin Yang, Yu Feng, Jing Hua, Zhengjian Chen, Mei Liao, Jingran Zhang, Jiang Qin. Comparative experimental study of alkaline and proton exchange membrane water electrolysis for green hydro production // Applied Energy. – 2025. – Volume 379, 124936.Jingyi Wang, Jinbin Yang, Yu Feng, Jing Hua, Zhengjian Chen, Mei Liao, Jingran Zhang, Jiang Qin. Comparative experimental study of alkaline and proton exchange membrane water electrolysis for green hydrogen production // Applied Energy. – 2025. – Volume 379, 124936.Younggeun Lee, Ung Lee, Kyeongsu Kim. A Compare techno-economic and quantitative risk analysis of hydro delivery infrastructure options // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Volume 46. – Issue 27. – Pр. 14857-14870.Younggeun Lee, Ung Lee, Kyeongsu Kim. A comparative techno-economic and quantitative risk analysis of hydrogen delivery infrastructure options // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Volume 46. – Issue 27. – Pр. 14857-14870.Edward D. Frank, Amgad Elgowainy, Krishna Reddi, Adarsh Bafana. Life-cycle analysis of greenhouse gas emissions from hydro delivery: A cost-guided analysis // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Том 46. – Выпуск 43. – С. 22670-22683.Edward D. Frank, Amgad Elgowainy, Krishna Reddi, Adarsh Bafana. Life-cycle analysis of greenhouse gas emissions from hydrogen delivery: A cost-guided analysis // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Volume 46. – Issue 43. – Pр. 22670-22683.Сяоюань Чэнь, Чжоу Пан, Миншунь Чжан, Шань Цзян, Хуан Фэн, Боян Шэнь. Технико-экономическое исследование высокоэнергетической станции зарядки/заправки транспортных средств мощностью 100 МВт: использование 100% возобновляемых, жидководородных и сверхпроводниковых технологий // Преобразование энергии и управление. – 2023. – Том 276, 116463.Xiaoyuan Chen, Zhou Pang, Mingshun Zhang, Shan Jiang, Juan Feng, Boyang Shen. Techno-economic study of a 100-MW-class multi-energy vehicle charging/refueling station: Using 100% renewable, liquid hydrogen, and superconductor technologies // Energy Conversion and Management. – 2023. – Volume 276, 116463.Марьин Г. Е., Осипов Б. М., Титов А. В., Ахметшин А. Р. Моделирование работы газотурбинной установки тепловой электростанции с системой производства водородного топлива // Международный журнал водородной энергетики. – № 48(12), с. 4543-4550.Marin G. E., Osipov B. M., Titov A. V., Akhmetshin A. R. Simulation of the operation of a gas turbine installation of a thermal power plant with a hydrogen fuel production system // International Journal of Hydrogen Energy. – № 48(12), pp. 4543-4550.Бойко Е., Бык Ф., Илюшин П., Мышкина Л., Суслов К. Методы повышения надежности и эксплуатационной гибкости путем интеграции гибридных коммунальных мини-сетей в энергосистемы // Energy Reports. – 2023. – Т. 9. – С. 481-494.Boyko E., Byk F., Ilyushin P., Myshkina L., Suslov K. Methods to improve reliability and operational flexibility by integrating hybrid community mini-grids into power systems // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – Pp. 481-494.Leonardo Santana, Gustavo dos Santos, Ana Santos, Chrislaine Marinho, Artur Bispo, Hugo Villardi, Fernando Pessoa. Оценка экономического влияния источников воды на производство зеленого водорода: подход к анализу затрат // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Том 89. – С. 353-363.Leonardo Santana, Gustavo dos Santos, Ana Santos, Chrislaine Marinho, Artur Bispo, Hugo Villardi, Fernando Pessoa. Evaluating the economic influence of water sources on green hydrogen production: A cost analysis approach // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Volume 89. – Pр. 353-363.Akhmetshin A., Marin G., Mendeleev D. Моделирование режимов работы асинхронного двигателя для правильного выбора устройств регулирования напряжения E3S Web of Conferences, 178, ст. № 01015.Akhmetshin A., Marin G., Mendeleev D. Modeling of asynchronous motor operation modes for the correct selection of voltage regulation devices E3S Web of Conferences, 178, art. no. 01015.Yuli Astriani, Wayes Tushar, Mithulananthan Nadarajah. Оптимальное планирование парка возобновляемой энергии для производства зеленого водорода с использованием подробных кривых стоимости и эффективности электролизера PEM // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Том 79. – С. 1331-1346.Yuli Astriani, Wayes Tushar, Mithulananthan Nadarajah. Optimal planning of renewable energy park for green hydrogen production using detailed cost and efficiency curves of PEM electrolyzer // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Volume 79. – Pр. 1331-1346.Мостафа Резаев, Александр Акимов, Эван Мак А. Грей. Нормированная стоимость динамического производства зеленого водорода: исследование водородных хабов Австралии // Прикладная энергетика. – 2024. – Том 370, 123645.Mostafa Rezaev, Alexandr Akimov, Evan Mac A. Gray. Levelised cost of dynamic green hydrogen production: A case study for Australia’s hydrogen hubs // Applied Energy. – 2024. – Volume 370, 123645.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.