«Жигули» на водороде: как российский автопром может завоевать мир

На пороге перехода к новому технологическому укладу на примере мирового автопрома мы наблюдаем, как стремительно меняется всё технологическое пространство: материалы, методы их формования, двигатели, топливо, системы взаимодействия компонентов и передачи управляющих воздействий... Все это вызывает серьезные изменения в производственной цепочке по всей ее длине.

Жизнь металлического кузова достигла преклонного возраста, этот материал вошёл в возраст умирания. С ним начинают отмирать и многие традиционные технологии изготовления кузова. Стальной лист, штамповка, сварка, окраска уступают место различным видам композитов, пластмасс, наноматериалам и аддитивным технологиям. Сегодня в передовых конструкциях кузовов все активнее применяется жесткий силовой каркас и образующие наружные поверхности кузова навесные детали. Применение нанотехнологий позволяет изготавливать композиты — например, из графена, которые выдерживают сжатие в 150-200 раз и восстанавливают первоначальную конфигурацию. Кузов становится практически вечным. Поврежденные детали можно перерабатывать и использовать повторно. Помимо облегчения ремонта, такая конструкция позволяет легко и быстро менять навесные детали кузова. Следовательно, обновлять цветовую гамму и вносить разнообразие во внешний вид автомобиля владелец сможет по своему желанию самостоятельно. Такие автомобили уже выпускаются серийно, и их становится все больше. Эти новые материалы и технологии с позиций экологии, загрязнения окружающей среды, проблем потепления климата, перехода к использованию возобновляемых ресурсов многократно выигрывают у традиционной технологии металлического кузова. Именно за ними будущее. Уверен, в течение 5-7 лет подобные технологии в производстве легковых автомобилей станут базовыми и все более массовыми.

Традиционный ДВС (двигатель внутреннего сгорания — прим.Forbes) также завершает свой жизненный цикл. На мировом рынке идёт активное замещение бензиновых и дизельных двигателей в легковом сегменте и легком коммерческом транспорте, прежде всего, на электромобили, затем присоединятся водородные. Конвенциями и законами многих стран (США, Канада, Австралия, Япония, ЕС) определено, что производство (а во многих странах и эксплуатация) автомобилей этих сегментов с традиционными ДВС должны быть прекращены к 2025-2030 годам. Для грузового коммерческого транспорта традиционный дизель может сохраниться ещё лет 15-20, поскольку перевозку «от порога до порога» пока никто заменить не может, но эта технология останется жить, конечно, при условии постоянного улучшения экологических, технических и экономических параметров. Следовательно, уже сейчас нужно готовить производство дизельных и газомоторных двигателей поколения Евро 7, 8...

Мы ещё не опоздали на поезд в будущее, но пора бежать на платформу изо всех сил.

Очевидно, что запрет производства и эксплуатации на основных рынках породит перемещение устаревающих традиционных технологий формования кузовов и производства ДВС в другие менее требовательные к стандартам и отстающие в технологическом отношении страны. Понятно, что останется ещё «срок дожития» автомобилей с традиционными ДВС, которые из развитых стран будут достаточно жестко выдавливать запретами и налогами. Никто никого не заставляет переходить на альтернативный традиционному двигатель. Просто автомобиль с традиционным ДВС по окончании определенного периода не будет допускаться на основные рынки и дороги развитых стран.

Российское автостроение сейчас стоит перед выбором одного из двух альтернативных путей. От этого выбора зависит не только, какой автомобиль будет основным в России через десяток лет, и будет ли российский автомобиль передвигаться по европейским дорогам. Но, главное — насколько конкурентной в мире будет наша промышленность, насколько она будет отвечать требованиям современности, будет ли Россия в числе мировых промышленных лидеров, или в арьергардных рядах производителей устаревших и экологически неприемлемых для развитых стран товаров. Это выбор должен быть сделан сейчас, его нельзя отложить на два или три года. Мы ещё не опоздали на поезд в будущее, но пора бежать на платформу изо всех сил. Или сказать себе, что нас и так все устраивает и мы никуда не торопимся.

Один путь — продолжение сегодняшней политики все более глубокой локализации традиционных технологий, борьба за производство максимального количества традиционных компонентов и рост количества рабочих мест в России. Другой — политика на массовое освоение новых технологий, отвечающих требованиям перспективы на 15-20 лет, занятие места лидера по производству определенного продукта в мире и превращение в признанного в мире производителя лучшего товара. На данном этапе принципиально важно решить, кем мы хотим быть в новом мире? Хотим ли победить в гонке за лидерство в передовых технологиях или будем чисто производственным звеном, потребляющим и продлевающим жизнь устаревающим технологиям. И в том и в другом варианте есть свои плюсы и минусы, которые как компас нужно держать в уме при формировании технической политики государства на ближайшие 10-15 лет. Совместить эти противоположные по практическим шагам пути ещё никому не удалось. Поэтому придётся принимать очень трудное решение и делать выбор.

Пока открытым остается вопрос каковы тактические и стратегические цели локализации?

Выбор во многом зависит и от того, как видятся правительству взаимоотношения с миром — будем делать ставку на широкий экспорт, развитие производственной кооперации и товарообмена с мировыми производителями или ориентируемся на поставку товаров только в малоразвитые и отсталые страны, производственную кооперацию развиваем только в близкорасположенном сопредельном пространстве, создавая за таможенным занавесом, как вынужденно делали в советские времена, по сути натуральное хозяйство? На сегодняшний день одной из приоритетных задач в промышленной, в том числе автомобильной, сфере правительством заявлено развитие глубокой локализации. Что само по себе правильно. Но пока открытым остается вопрос каковы тактические и стратегические цели локализации? От ответа на этот вопрос зависит что именно нужно локализовать в ближайшие 10 лет.

Безусловно, глубокая локализация (минимум 75% по каждому компоненту) необходима при производстве транспорта и техники, влияющих на безопасность и обороноспособность, – грузовые автомобили, спецтехника, общественный транспорт и бюджетные модели легкового сегмента — то, что производится сегодня: Lada, ГАЗ, УАЗ, «Урал», «Камаз». Если, по мнению правительства, сегодня имеются очевидные и пока непреодолимые на сегодняшний день барьеры для распространения автомобилей с электро- или водородными двигателями на территории страны, то что мешает начать реализацию программы производства базовой с точки зрения обороноспособности и безопасности техники на основе новых материалов и более продвинутых технологий? По этим конкретным видам продукции можно определить перспективные варианты применения традиционных двигателей, отвечающих более высоким требованиям экологических норм Евро 6, 7 и следующих уровней. И предусмотреть это в рамках СПИКов, подписанных на ближайшие 10 лет. Параллельно для других легковых сегментов можно ввести механизмы, стимулирующие резкий скачок в технологиях — применение новых материалов, аддитивных технологий, двигателей на альтернативных видах топлива, освоение производства автомобилей нового технологического уклада и сделать ставку на экспорт.

За право работать на нашем рынке мировые концерны должны заплатить привнесением новых научно-технических разработок

Прежде всего, нужны условия, чтобы иностранные производители не сбрасывали нам отработанные модели и технологии, а создавали здесь передовые производства на основе технологий будущего, продукцию которых можно будет отсюда экспортировать на  мировые рынки. Таким образом углубление локализации может рассматриваться в контексте встраивания в мировые производственные цепочки. Вместо освоения производства сотен экономически неоправданных для небольшого российского рынка компонентов давайте наладим производство технически сложных автокомпонентов для своего рынка и для экспорта.

Для создания такой системы нужно:

• чтобы производить в России было выгоднее, чем импортировать — то есть нужно сделать автомобиль российского производства экономически намного более конкурентоспособным по сравнению с автомобилем прямого импорта. Одновременно следовало бы поднять технические и экономические барьеры защиты нашего рынка от автомобилей прямого импорта, особенно «секонд хенда» и малолокализованных продуктов из стран ЕАЭС.
• создать механизмы стимулирования концентрации в России разработки и производства нишевых моделей самых современных конструкций для мирового рынка. Например, композитных кузовов, каркасов и панелей, водородных двигателей, топливных элементов, новых поколений дизельных и газомоторных двигателей и тп.

не должны допустить превращения страны в «затерянный мир», куда стекаются отжившие свое автомобили и технологии

За право работать на нашем рынке мировые концерны должны заплатить привнесением новых научно-технических разработок и организацией в России центров производства отдельных видов продукции или автомобилей для мирового рынка. Нужно требовать от них и стимулировать не локализацию КПП или устаревающего двигателя, а организации производства завтрашнего дня и экспорта. Российские производители просто обязаны выйти на мировые стандарты, конечно, с учетом особенностей климата, дорог, расстояний, потребностей в военной и специальной технике и т.д., но в любом случае — не должны допустить превращения страны в «затерянный мир», куда стекаются отжившие свое автомобили и технологии. Для этого нужна конкретная программа с четкими и ясными ориентирами, с понятными условиями, в которых производитель может делать долгосрочные инвестиции. Нужен документ не политического, а научно-технического и конкретного экономического характера. Политика не может реализовываться путем смутных и никому неясных обещаний господдержки «в соответствии с законодательством РФ» (пока ещё в реальности отсутствующим) или абсолютно непонятных субсидий «в размерах, предусмотренных бюджетом». Результат достигается подписанием конкретных обязательств государства в ответ на конкретные инвестиционные обязательства компаний. Все это должно базироваться на ясно и конкретно сформулированном законе. Пока есть только отдельные выступления и призывы представителей правительства в публичном пространстве, конкретных установок в научно-технической политике государство не дает и уж тем более обязательств не принимает. Думаю, что давно пришло время разработать четкое техническое задание на каждый вид новых материалов и технологий, сформулировать цели и задачи государственной промышленной политики. На какие именно материалы и технологии государство предлагает сконцентрировать наши не очень богатые возможности; какие цели и задачи являются приоритетными и первоочерёдными; кто, когда и что конкретно должен сделать для выполнения этого ТЗ; какими ресурсами он будет располагать в ходе исполнения своих функций; как стимулируются участники и т.д.

Важнейшим преимуществом России на пути технологических преобразований может стать отечественный опыт, наработанный в советские годы. Сегодня в мире назревает водородный бум. Эксперты прогнозируют, что к 2040-50 годам примерно 25% всех автомобилей будет двигаться на водородном топливе, годовой рынок этого топлива может достигнуть примерно в $1,8-2 трлн (!!!), что практически равно объёму традиционного нефтегазового рынка. Пока ещё раскрутка этого процесса в мире находится на начальном этапе, что даёт России серьезный шанс стать мировым лидером в производстве водорода и водородных двигателей. Важным преимуществом является и богатый собственный опыт, накопленный отечественной индустрией. Еще 60 лет назад СССР был впереди планеты всей по водородным технологиям не только в военной, но и гражданской сфере. Теперь уже не секрет, что первый в мире советский луноход работал на водородном топливе. Еще в 1979 году состоялась презентация опытного образца водородного двигателя, созданного коллективом конструкторов «АвтоВаза» под руководством Г.К. Мирзоева, для автомобилей «Жигули», который потом много лет дорабатывали и показывали на многих выставках вплоть до 1998 года. Эти примеры легко можно продолжить. Опыта и знаний по этим вопросам в стране накоплено немало.

Недавно «Газпром» и «Росатом» подготовили программу развития водородной технологии на 10 лет. Хорошая инициатива, которая требует очень активных встречных движений со стороны автопроизводителей, особенно в создании потребности в производстве «зелёного», особо чистого водорода. Главное достоинство водородного топлива в том, что оно может применяться практически во всех видах двигателей — в ДВС, газотурбинном, электрическом или гибридном двигателях – как в роли топлива двигателя, так и топливного элемента электродвигателя. По эффективности бензин, дизтопливо по отношению к литиевой батарее, как говорится, рядом не стояли. Один грамм водорода даёт в 3 раза больше энергии, чем один грамм бензина. Отсюда многократно выше стартовый крутящий момент, увеличенный запас хода и т.д. Кроме того, выброс СО2 и тяжелых металлов у таких двигателей равен нулю. Вместо серы и окислов азота они выбрасывают кислород и водяной пар, который снова превращается в воду. Конечно, есть серьезные трудности на этом пути. Хоть водород и получают электролизом обычной воды, он все же пока существенно дороже бензина. Пресная вода тоже становится все большим дефицитом, для производства и сжижения (сжатия) нужны мощные источники электроэнергии. Но у России есть уникальные преимущества в виде бесплатно тающих льдов Арктики и снегов Сибири, с расположенными рядом огромными полями горящих круглогодично факелов утилизации попутного газа, созданными в последние годы великолепными мощностями «Роснефти», «Газпрома», «Новатэка». За счёт расширения масштабов и усовершенствования технологии производства, транспортировки и хранения экономика производства водорода быстро придёт к очень конкурентоспособным показателям.

Представьте, как в ближайшем будущем на обычной заправке за 2-3 минуты заправляете в бак водород, который, по расчетам (если, конечно, не задавить налогами), можно опустить до современных 5 рублей за литр

Считается также, главная проблема в том, что водород очень взрывоопасен — его сжимают в 850 раз, давление газа достигает 700 атмосфер, для поддержки жидкого состояния требуется температура ниже минус 250 градусов. Сжижать, транспортировать и хранить водород дорого и небезопасно. Это правда. Но кроме впечатляющих цифр сжатия и повышенной летучести, он ничем не отличается от других видов газа, включая пропан, метан, кислород, азот, которые тоже в этих вопросах «не подарок», но ведь научились с ними работать. Да и заправить баллон такими газами можно практически по всей стране.

В настоящее время в мировой практике уже используются системы хранения водорода на основе гидридов магния. На испытаниях появились автомобили с топливными баками/батареями, полученными наносплавными технологиями уже не только из редкоземельных, литиекадмиевых, платиносодержащих или титановых материалов, но и из наноалюминия. По сути, водородный бак, образно говоря, становится своеобразной электрической батареей, которая на два порядка (в 100 раз!!) эффективней литиевой. Представьте, как в ближайшем будущем на обычной заправке за 2-3 минуты заправляете в бак водород, который, по расчетам (если, конечно, не задавить налогами), можно опустить до современных 5 рублей за литр, и спокойно едете несколько тысяч километров. Такие технологии и оборудование есть уже сейчас. Установку для электролиза воды можно купить в любом магазине. Вода в реках пока бесплатная, но цена на электроэнергию «из розетки»...

Конечно, до строительства массовых заправок вдоль всех трасс ещё море вопросов, требующих решения. Но создание водородного топлива и двигателей на его основе сегодня уже не фундаментальная проблема, а обычный для производственников набор технологических вопросов. Серьезные наработки были получены отечественными специалистами и в производстве композитов, новых видов пластмасс. Первый в мире полностью из углепластика самолёт был поднят СССР в воздух в 1982 году; в 1986 году технологии продвинули так, что самолёт из композитов летал в стратосфере, а в конце 1988 году в космос был запущен (и главное - возвращён точно на место) беспилотный композитный «Буран». Базовые технологии в России есть, по крайней мере, были. Давно пора их рассекретить и коммерциализировать.

Переход с одного вида топлива на другой всегда сложен, требует колоссальных инвестиций в новую инфраструктуру. Но в мире этот процесс уже запущен.

Помимо серьезных преимуществ в экологическом отношении, электрический и водородный двигатель создаёт возможность управления движением путём передачи воздействия прямо на каждое колесо автомобиля. Это позволяет убрать из автомобиля привычные и очень сложные в изготовлении коробку перемены передач, рулевые механизмы, гидравлические и пневматические тормозные системы, карданные приводы, мосты... Вес автомобиля уменьшается на 20-30%. С исчезновением трансмиссии автомобиль приобретает прямой пол, а с ним новые компоновки салона и возможность его быстрой трансформации под конкретные желания потребителя, другие новые эксплуатационные возможности для потребителя. Существенно снижается объём инвестиций, поскольку сама конструкция электромобиля позволяют исключить из процесса изготовления значительную часть весьма сложного и дорогостоящего литейного, зуборезного и другого особо точного металлообрабатывающего оборудования. Очевидно, такие решения существенно уменьшат затраты не только на производство, но и эксплуатацию, включая затраты на запчасти и ремонт наиболее уязвимых узлов.

Но даже если не произойдёт полной замены ДВС на электродвигатель и сохранится необходимость производства двигателей внутреннего сгорания (такой вариант существует и для водородного двигателя), то действующая техническая база производства ДВС радикально изменится. Переход с одного вида топлива на другой всегда сложен, требует колоссальных инвестиций в новую инфраструктуру. Но в мире этот процесс уже запущен. Пути назад нет.

Важно также, чтобы принимаемые сегодня решения, определяющие вектор развития отечественного автопрома на несколько лет вперед, учитывали стратегический курс на внедрение передовых технологий. В этом смысле следует проанализировать и требования, заложенные в подписанных автопроизводителями и правительством десятилетних специнвестконтрактах. Риски инвестирования в «умирающий мир» в условиях кризиса возрастают. Принимая решение об инвестициях необходимо быть твёрдо уверенным, что они окупят себя и создадут потенциал для следующего витка развития, до того, как созданные технологии и продукция превратятся в неприемлемо устаревшие для рынка.

Стоит ли учесть в предлагаемой балльной системе не только глубокую локализацию в рамках традиционных технологий на основе ДВС, но и внедрение в производство новых типов двигателей? Нужно ли пересмотреть с учетом этого весь список и отдельные категории локализованных компонентов, например, коробок перемены передач, гидравлических и пневматических тормозных систем, карданных приводов и т.д., которые уже через несколько лет при переходе на производство автомобилей на электродвигателе просто не будут использоваться? Все эти вопросы требуют дополнительного обсуждения. В том числе при разработке антикризисных мер в отрасли и экономике в целом. Чтобы совершить качественный скачок, заложить основу для прорывного развития, как приоритета обозначенного президентом России в национальных целях развития страны на период до 2030 года, стратегическое решение о том, в каком направлении нужно двигаться, на какие технологии и материалы опираться, надо принимать прямо сейчас. Если применить такой подход в автопроме, он как локомотив потянет за собой другие отрасли. Начиная от добычи руды, химии, нефтехимии, и т.д.

Просто один пример, как это будет работать. В сегодняшнем технологическом укладе автомобили BMW, Mercedes, Audi считаются продуктами самой высокой технологии, вершиной современной конструкторской мысли. В каждом из них примерно 1500 трущихся деталей, требующих длинной и фондоёмкой цепочки оборудования для особо точной обработки различных металлов, много подшипников, масел и тд. Это самые сложные и ответственные элементы автомобиля: двигатели, коробки передач, мосты, карданы, тормозные и рулевые системы и т.д. Для производства автомобилей по традиционной технологии добываются миллионы тонн разных видов руды, уголь, производится метал очень сложных составов со строгими физико-химическими характеристиками, требуется оборудование для дорогостоящих процессов литья, прокатки, штамповки, сварки, окраски…Крутится гигантская производственно-технологическая цепочка с миллионами рабочих мест. Так изготавливается любой автомобиль. Именно поэтому господдержка направляется прежде всего производителям с глубокой локализацией. Но… наступает новый технологический уклад. Появляется один из первых образцов-автомобиль Tesla (Model 3). В этом автомобиле ещё только первого поколения нового технологического уклада — кузов композитный, двигатель электрический. Всего 140-150 трущихся деталей. Это означает, что дорогостоящее оборудование заготовительных производств автозаводов (металлургия, кузница, прессовое, арматурное,) и особо точного механообрабатывающего (двигатели, КПП, мосты, карданы) можно сдать в металлолом. Туда же скоро можно отправить сварку и окраску, поскольку композиты и пластики можно окрашивать при приготовлении массы для формования. Mercedes недавно обнародовал, что инвестиции в строительство его завода в России (пока без мощностей по производству двигателей, КПП и других сложных механических узлов и литейного производства) мощностью 25 000 авто в год составили около €300 миллионов. На мощность 100 000 автомобилей (даже бюджетного сегмента) с полным набором локализации производства традиционных узлов и агрегатов потребуются существенно более высокие инвестиции. Это цена пути углубления традиционной технологии для автопрома. Есть над чем задуматься. Но гораздо более существенные и дорогостоящие изменения автопром потребует от других отраслей. С точки зрения нового технологического уклада производства автомобиля, это означает, что автопрому больше в таких масштабах не нужна прежняя металлургия и традиционная металлообработка, радикально меняются требования к продукции таких отраслей, как химия и нефтегазохимия.

Происходит радикальное изменение структуры, техники, технологии, организации производства, труда и управления как всей цепочки, так и каждого ее участника. Концепции и программы развития смежных отраслей тоже должны быть переосмыслены. Требуется не только теоретическая дискуссия о перспективах тех или иных технологий. Нужны практические решения по выбору пути развития. Для России это амбициозный, трудный, долгосрочный, но вполне посильный вызов. Жизнь требует перемен.

Мнение автора может не совпадать с точкой зрения редакции