Натурный полигон - ключевой элемент развития водородных технологий
https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.08.100-115
Аннотация
В работе представлен анализ Сахалинского водородного полигона - первой в России интегрированной платформы для валидации и демонстрации водородных технологий. Полигон охватывает весь цикл, включая производство, хранение, транспортировку и конечное использование водорода, что обеспечивает переход от лабораторных исследований (УГТ 1-4) к промышленному внедрению (УГТ 7-9). На базовой площадке установлена солнечная электростанция мощностью 297 кВт, обеспечивающая энергией электролизер производительностью 30 Нм3/ч. Водород хранится в композитных баллонах с давлением до 70 МПа и подается на испытательные стенды для топливных элементов и демонстрационных установок. Экспериментальный заправочный комплекс обеспечивает заправку 200 л (~7,5 кг водорода) за <25 минут при производительности компрессора >30 м3/ч, соответствуя стандарту SAE J2601. На удалённых площадках полигона реализовано резервное питание с использованием топливного элемента мощностью 5 кВт. Система обеспечивает до 72 ч автономной работы при отключении сети. Гибридная ветро-водородная микросеть, включающая ветроустановку мощностью 250 кВт, электролизер производительностью 20 Нм3/ч, топливный элемент на 30 кВт и ванадиевый аккумулятор 50 кВт^ч. Система обеспечивает покрытие до 85% годовой нагрузки потребителей мощностью ~150 кВт при стоимости генерации ниже дизельной на >60%. Мобильные водородные системы для спасательных работ, включающие топливный элемент мощностью 10 кВт, литий-ионный аккумулятор 20 кВт^ч, модульную солнечную станцию на 15 кВт и систему хранения водорода в композитных баллонах под давлением 70 МПа, обеспечивают автономное питание полевого лагеря на срок до 10 суток. Полигон формирует интегрированную тестовую и образовательную инфраструктуру, поддерживает стандартизацию, валидацию технологий в экстремальных условиях и подготовку специалистов, ускоряя промышленное внедрение водородных решений в энергоизолированных регионах.
Об авторах
Е. А. ГалицкаяРоссия
Галицкая Елена Александровна, руководитель проекта Центра компетенций технологического развития ТЭК при Министерстве энергетики Российской Федерации
121099, Москва, Новинский бульвар, д. 13, стр. 4
Web of Science Researcher ID: ADO-6430-2022,
Scopus Author ID: 57201385755
А. В. Горбунов
Россия
Горбунов Андрей Владимирович, руководительпроекта «Восточный водородный промышленный кластер», руководитель проекта«Центр водородного инжиниринга с опытным полигоном»
693023, Сахалинская область, Южно-Сахалинск, ул. Горького, 25
О. В. Купцова
Россия
Купцова Олеся Витальевна, уководитель проекта «Лаборатория промышленной безопасности», доцент кафедры безопасности жизнедеятельности института естественных наук и техносферной безопасности
693020, Сахалинская область, Южно-Сахалинск, проспект Ленина, 290
WoS Researcher ID: AIF-2506-2022,
Scopus ID: 57363712800,
РИНЦ Author ID: 1062335
О. В. Жданеев
Россия
Жданеев Олег Валерьевич, ведущий научный сотрудник Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН). Профессор высшей нефтяной школы, Югорский государственный университет
119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 29,
119571, Россия, Москва, пр. Вернадского, 82,
423462, Республика Татарстан, г. Альметьевск, ул. Советская, 186а
Web of Science Researcher ID: AAP-1159-2020,
Scopus Author ID: 6603132551
Список литературы
1. Bazhenov S., Dobrovolsky Yu. A., Maximov A., Zhdaneev O. Key challenges for the development of the hydrogen industry in the Russian Federation // Sustainable Energy Technologies and Assessments. – 2022. – V. 54. – Р. 102867. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102867
2. Kurdin K. A., Kuznetsov V. V., Sinitsyn V. V., Galitskaya E. A., Filatova E. A., Belina C. A., Stevenson K. J. Synthesis and characterization of Pt-HxMoO3 catalysts for CO-tolerant PEMFCs // Catalysis Today. – 2022. –№ 388-389. – Pp. 147-157.
3. Zhdaneev O. V. Evaluation of the localization level of products in import substitution in fuel and energy sectors // Economy of Region. – 2022. – № 18(3). – Pp. 770-786. https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2022-3-11
4. Zhdaneev O. V., Frolov K. N. Technological and institutional priorities of the oil and gas complex of the Russian Federation in the term of the world energy transition // International Journal of Hydrogen Energy, – 2024. – V. 58. – Pp. 1418-1428. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.01.285
5. Ishkov A. G., Zhdaneev O. V., Romanov K. V. et al. Hydrogen degradation of materials and changes in the operation mode of compressor station equipment as factors of increased risks and costs during transportation of hydrogen-containing gas through main gas pipelines // International Journal of Hydrogen Energy. – 2025. – V. 130. – Pp. 147-155.
6. Galitskaya E., Khakimov R., Moskvin A., Zhdaneev O. Towards a new perspective on the efficiency of water electrolysis with anion-conducting matrix // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – V. 49. – Pp. 1577-1583.
7. Galitskaya E., Zhdaneev O. Development of electrolysis technologies for hydrogen production: A case study of green steel manufacturing in the Russian Federation // Environmental Technology & Innovation. – 2022. – V. 27. – P. 102517.
8. Sani M. M., Afshari H., Saif A. The role of longterm hydrogen storage in decarbonizing remote communities in Canada: An optimization framework with economic, environmental and social objectives // Journal of Energy Storage. – 2025. – V. 105. – P. 114415.
9. Parsania N., Hermeth S., Witzel B., Yilmaz E., Fourcade S., Garmadi S., Trump H., McCaig P. HYFLEXPOWER Project: Demonstration of an industrial Power-to-H2-to-Power advanced plant concept with up to 100% H2 in an SGT-400 gas turbine. Proceedings of the ASME Turbo Expo 2024: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, London, UK, June 24-28, V002T03A013. ASME. – 2024. https://doi.org/10.1115/GT2024-124016
10. Southwest Research Institute. Hydrogen Industry Testbed Scoping Study (HITSS): Hydrogen Energy Technology Center (H2 ETC). – 2024. Available at: https://www.swri.org/what-we-do/internal-research-development/2024/energy-environment/hydrogen-industry-testbed-scoping-study-hitss-hydrogen-energy-technology-center-h2etc-18-r6446
11. Hashino Y. Green hydrogen from Fukushima fueling zero-carbon initiatives. Nippon.com. – 2023. Available at: https://www.nippon.com/en/japan-topics/c12202/
12. Li Z., Zhang L., Du L., Dong W., Sun H. Grid-connected control strategy for controllable hybrid systems based on hydrogen storage // Recent Advances in Electrical & Electronic Engineering. – 2020. – V. 13(4). – Pp. 580-594.
13. Jasinski R. et al. Hydrogen as a renewable energy carrier in a hybrid configuration of distributed energy systems: Bibliometric mapping of current knowledge and strategies // Energies. – 2023. – V. 16(14). – P. 5495. https://doi.org/10.3390/en16145495
14. Temiz M., Javani N. Design and analysis of a combined floating photovoltaic system for electricity and hydrogen production // International Journal of Hydrogen Energy. – 2020. – V. 45(3). Pp. 3457-3467. https:// doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.11.141
15. Salameh T., Abdelkareem M. A., Olabi A. G., Sayed E. T., Al-Chaderchi M., Rezk H. Integrated standalone hybrid solar PV, fuel cell and diesel generator power system for battery or supercapacitor storage systems in Khorfakkan, United Arab Emirates // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – V. 46(9). – Pp. 6014- 6027. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.150
16. Petrollese M., Valverde L., Cocco D., Cau G., Guerra J. Real-time integration of optimal generation scheduling with MPC for the energy management of a renewable hydrogen-based microgrid // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – V. 46(58). – Pp. 30048- 30063. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.06.063
17. Godazi Langeroudi A. S., Sedaghat M., Pirpoor S., Fotouhi R., Ghasemi M. A. Risk-based optimal operation of power, heat and hydrogen-based microgrid considering a plug-in electric vehicle // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – V. 46(58). – Pp. 30031- 30047. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.06.062
18. Hasan T., Emami K., Shah R. et al. A study on green hydrogen-based isolated microgrid // Energy Reports. – 2022. – V. 8. – Pp. 259-267. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.105
19. Elistratov V., Denisov R. Development of isolated energy systems based on renewable energy sources and hydrogen storage // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – V. 48(70). – Pp. 27059-27067. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.03.123
20. Marocco P. et al. A study of the techno-economic feasibility of H2-based energy storage systems in remote areas // Energy Conversion and Management. – 2020. – V. 211. – P. 112768. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112768
21. IntechOpen. A comprehensive review on the potential of green hydrogen in empowering the low-carbon economy: Development status, ongoing trends and key challenges. – 2021. https://doi.org/10.5772/intechopen.100000
22. Abdelghany M. B., Shehzad M. F., Liuzza D., Mariani V., Glielmo L. Optimal operations for hydrogen-based energy storage systems in wind farms via model predictive control // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – V. 46(57). – Pp. 29297-29313. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.064
23. Cai T., Dong M., Liu H., Nojavan S. Integration of hydrogen storage system and wind generation in power systems under demand response program: A novel p-robust stochastic programming // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – V. 47(1). – Pp. 443-458. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.10.027
24. Akbari-Dibavar A., Sohrabi Tabar V., Ghassem Zadeh S. Two-stage robust energy management of a hybrid charging station integrated with the photovoltaic system // International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – V. 46(24). – Pp. 12701-12714. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.127
25. Qi N., Huang K., Fan Z., Xu B. Long-term energy management for microgrid with hybrid hydrogen-battery energy storage: A prediction-free coordinated optimization framework // Applied Energy. – 2025. – V. 377. – P. 124485.
26. Adebisi J. A., Denwigwe I. H., Babatunde O. M. Hydrogen storage for micro-grid application: a framework for ranking fuel cell technologies based on technical parameters // International Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2023. – V. 13(2). – Pp. 1221-1230.
27. Barbosa L. T., Vasconcelos S. D., Rosas P. A., Castro J. F., Barbosa D. C. Assessment of green hydrogen as energy supply alternative for isolated power systems and microgrids // Energies. – 2024. – V. 17(19). – P. 4774.
28. Chade D., Miklis T., Dvorak D. Feasibility study of wind-to-hydrogen system for Arctic remote locations – Grimsey island case study // Renewable Energy. – 2015. – V. 76. – Pp. 204-211.
29. Ishkov A. G., Zhdaneev O. V., Romanov K. V. et al. Methodological approaches to carbon footprint assessment and certification of low carbon hydrogen // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – V. 96. – Pp. 147-159.
30. Filippov S. P., Zhdaneev O. V. Opportunities for the application of carbon dioxide capture and storage technologies in case of global economy decarbonization (review) // Thermal Engineering. – 2022. – V. 69(9). – Pp. 637-652.
31. Zhdaneev O. V., Zaitsev A. V., Lobankov V. M. Metrological support of equipment for geophysical research // Journal of Mining Institute. – 2020. – V. 246. – Pp. 667-677. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.6.9
32. Khakimov R., Moskvin A., Zhdaneev O. Hydrogen as a key technology for long-term & seasonal energy storage applications // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – V. 68. – Pp. 374-381. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.04.066
33. Dong Y., Lu Z., Cao X., He Z., Bhuiyan T. H., Zeng B. Distributionally robust planning of hydrogen-electrical microgrids for sea islands. arXiv preprint, arXiv:2505.15733. – 2025.
34. Ye S., Wang J., Yin Z., Kang J., Ma Z. Optimization of a solar-driven community integrated energy system based on dynamic hybrid hydrogen-electric energy storage strategy // Journal of Energy Storage. – 2024. – V. 101. – P. 113917.
35. Drobnič B., Sekavčnik M., Mori M. Hydrogen energy system with renewables for isolated households: The optimal system design, numerical analysis and experimental evaluation // Energy and Buildings. – 2014. – V. 80. – Pp. 106-113.
36. Mai T. M., Azzaro-Pantel C., Cristofari C., Choi M. C. A prospective approach to the optimal deployment of a hydrogen supply chain for sustainable mobility in island territories: Application to Corsica // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – V. 93. – Pp. 975-991.
37. Love J. G., Mackinnon I. D. R. Accelerating commercial deployment with hydrogen system testbeds // Nature Energy. – 2025. – Pp. 1-4.
38. Industrial Internet Consortium, 2017. Why we build testbeds: First results. Available at: https://www.iiconsortium.org/pdf/Why_we_build_testbeds-first_results_091917.pdf
39. Handique A. J., Peer R., Haas J., Osorio-Aravena J. C., Reyes-Chamorro L. Distributed hydrogen systems: A literature review // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – V. 85. – Pp. 427-439.
40. Karasevich V., Vasilyev Y., Negrimovsky V. Prospects of autonomic energy supply of isolated areas in Russian Arctic regions using hydrogen technologies // Energy Policy Magazine. – 2023.
41. Global Market Insights Inc. Hydrogen market size and share: forecasts 2025-2034. [Internet] [cited 2025 Jun 2]. – 2025. Available from: https://www.gminsights.com/industry-analysis/hydrogen-market
Рецензия
Для цитирования:
Галицкая Е.А., Горбунов А.В., Купцова О.В., Жданеев О.В. Натурный полигон - ключевой элемент развития водородных технологий. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2025;(8):100-115. https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.08.100-115
For citation:
Galitskaya E.A., Gorbunov A.V., Kuptsova O.V., Zhdaneev O.V. A full-scale hydrogen testbed as a key element in the development of hydrogen technologie. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2025;(8):100-115. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2025.08.100-115































