Останнім часом тема водневої економіки стала фактично однією з найзначніших. Автори не скупляться в епітетах, тексти фонтанують мільярдними цифрами інвестицій, "промінчик надії" для країни перетворюється в неймовірний "факел можливостей", і найголовніше — з'явилися експертні думки, які стверджують, що в одну мить ми зможемо перескочити пару еволюційних десятиліть і стати економічним лідером напрямку.
Але що відбувається насправді, чи готова країна до запуску водневої економіки? ЕкоПолітика розібралася в складній темі і пояснила своїм читачам ситуацію простою мовою. У першій частині матеріалу Ви дізнаєтеся про: стан світового ринку водню, новітні українські розробки, вартість такого ринку і перші водневі проєкти в Україні.
Що відбувається у світі?
Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) ознайомило громадськість зі своєю 200-сторінковою працею по реалізації концепції досягнення кліматичної нейтральності до 2050 року. Там визначено 400 проміжних етапів для досягнення шуканої мети. Головний посил — електроенергія буде вироблятися на 90% з поновлюваних джерел енергії (ВДЕ) — інше візьме на себе атомна енергетика. Автомобілі будуть їздити на електриці, а повітряний транспорт перейде на біологічне і синтетичне паливо.
Планується відключати найменш ефективні вугільні станції до 2030 року, а більш ефективні ТЕС до 2040 року слід оснастити додатковим обладнанням для очищення викидів.
Що стосується виробництва водню, то йому визначається 11% в загальному енергобалансі (спочатку планували 18%). Сьогодні рівень використання водню в світі не досягає 2%.
І ще один дуже важливий посил. Червнева зустріч "Великої Сімки". До порядку денного планується внести питання декарбонізації, вкладення коштів у видобуток вуглеводнів і виробництво водню.
Якого очікується досягти результату? Світові лідери хочуть по 2025-й вкладати в декарбонізацію не менше 100 млрд доларів. З 2021 року — припинити фінансувати нові проєкти з видобутку вуглеводнів. І ще головне рішення — скорочення видобутку чистого вугілля. Тобто вугілля можна видобувати, але вже з подальшим очищенням.
Що відбувається в Європі?
В Європі відбувається підготовка до масштабних і радикальних змін. Там вже розроблені і імплементуються два важливих документи — Акт ринку водню і Акт його інфраструктури.
Європейські лідери не просто ухвалили доленосні рішення, а й розклали все по тимчасовим осередкам.
Планується будувати водневі долини з 2021 по 2025 рік з регіональною інфраструктурою. Потім — вирішити питання транспортування водню. Створення кістяка водневої інфраструктури — 2021 - 2035 рік. І наступний етап — використання сумішей природного газу та водню.
Згідно з другою Директивою — Дорожною картою ринку водню — кінцева дата реалізації — 2025 рік. А початок і виробництво продукту в 2021 році. Далі — розширення і стимулювання споживання.
Джерело: shutterstock
Згідно з думками європейських експертів, до 2050 року водень з ВДЕ дозволить Європі економити більше 2 трильйонів євро.
У світі зараз розробляють 250 проєктів з водневої енергетики, з них — 55% в Європі.
Які з них важливі? Варто відзначити Європейську водневу магістраль. Бере участь 21 країна, 12 операторів ГТС. Це — 39 700 км трубопроводів. Очікується, що до 2040 року вона буде готова. Готовність для транспортування водню — 2040 рік. Проєкт включає 69% редизайну чинних газопроводів і на 31% будуть побудовані нові труби.
І ще один приклад того, що дійсно втілиться — проект Aquaductus — морський "водородопровід" в Німеччині. Shell, Gascade, RWE побудують трубопровід з Німеччини до вітряків на Північному морі. Транспортування по ньому — щорічно до 1 млн тонн "зеленого" водню з 2035 року.
У світі виробляється 70-80 млн тонн водню, як правило, в процесі нафтопереробки, виробництва добрив, енергетики. 90% виробленого водню — це сірководень! Електроліз — це всього лише трохи більше 1% від цього світового виробництва.
Це все — у світі і в Європі, але що відбувається в Україні?
Де ми зараз?
Потрібно сказати, Україна ще з 1994 року почала вивчати водень з практичного боку. Як результат, у цьому році створено "Фолькцентр" — вітрову установку і електролізер власного виготовлення.
Як згадує Степан Кудря, директор інституту відновлювальної енергетики, на гроші датчан була куплена вітрова установка, а ось електролізер — це продукт вчених з КПІ.
Тут би масштабувати успіх, але виготовлення водню так і залишилося науковим експериментом і зараз використовується як стенд.
"Давайте для початку дамо класифікацію водню. Існує три види водню — "зелений" з ВДЕ. "Сірий" - з вуглеводнів без очищення. "Блакитний" - з вуглеводнів з очищенням (включаючи атомну енергетику) ", - говорить директор" Нафтогазбудінформатика "Леонід Уніговський.
За інформацією заступника міністра енергетики Ярослава Демченкова, в Україні йде робота над трьома документами:
- Проектом Дорожньої карти з виготовлення та використання водню в Україні
- Використання водню в автомобільному транспорті
- Стратегія скорочення викидів НПСВ (Національний план скорочення викидів від великих спалювальних установок)
Виконуючий обов'язки глави Держенергоефективності Костянтин Гура поінформував, що до 2035 року країна зможе провести 5 млрд кубічних метрів "зеленого" водню.
Але чи реально це?
Олександр Рєпкін, глава Водневої Асоціації України вважає, що все правильно прораховано. Ми гіпотетично розрахували обсяг електроенергії для виробництва 1 кг водню. Вийшло, що потрібно не менше 13 кВт електроенергії.
"Європа перевірила всю методологію. І після цього Україні дали статус партнера. Міжнародне агентство IRENA також підтвердило, що гіпотетично ми можемо виготовити такий обсяг. Ось уже рік, як підписано Договір між Україною і Німеччиною. Там за нашою країною зарезервовано виробництво 10 ГВт встановлених потужностей", — додав він.
Але це, так би мовити, гіпотетично, а що на практиці, як проходить робота над ключовими документами?
На думку Рєпкіна, ми безнадійно відстаємо: "В Україні поки тільки триває робота над концепцією і розробляється законодавство, а ось в Європі з 1 липня розпочнеться фінансування дорожніх карт по їх імплементації".
Але, з точки зору науки, європейці дуже високо оцінюють наш потенціал — федеральне міністерство освіти і науки оголосило про початок конкурсу грантів на дослідження для України, зокрема і процесу виробництва (каталізу) "зеленого" водню.
Дуже тісно країна буде співпрацювати і з Іспанською водневою Асоціацією, яка існує з 2002 року.
"Вони готові надати технічну допомогу з розробки стратегії. Готові вчити фахівців, навіть безкоштовно. Іспанці ухвалили нацстратегії минулого року. Перевіряли реалістичність концепції та ідей, а з 1 липня починається фінансування по всіх галузях — транспорт, енергетика, металургія. Загальний бюджет — 7 млрд євро", — пояснив Рєпкін.
Вартість
На сьогоднішній день одна з найбільш амбітних європейських завдань — скоротити різницю між собівартістю "сірого" водню — близько 1,5 євро за кг і собівартістю "зеленого" — на рівні 5,2 євро за 1 кг.
Джерело: shutterstock
"В Україні розрахунки залежать від умов по ВДЕ. На півдні ККД вітрових станцій — понад 44%. Це означає, що вони вироблять більше електроенергії, і кінцевий продукт буде дешевшим. Знаєте, за фактом — 4 євро за кг "зеленого" водню вже досяжно", — пояснює Рєпкін.
Але якщо в плані виробництва водню все на теоретичному рівні: розрахунки, потенціали, гіпотетичні виробництва, то в плані інфраструктури транспортування водню в Україні є чим похвалитися.
Проєкт з РГК
В Україні назріла необхідність редизайну газорозподільної системи. Вся справа в тому, що у нас є інфраструктура на прокачку 120 млрд кубів газу в рік, тоді як реальні обсяги за останні 6-7 років не перевищують 30 млрд кубів газу на рік. Іншими словами, у нас система має в 4 рази надлишкову потужність транспортування.
А це веде до додаткових витрат на її утримання. Розподільні мережі України-система з 13 мільйонами кінцевих споживачів. Технологічні втрати газу в ній — 1,2-1,4 мільярда кубів газу в рік. За це платить кінцевий споживач. До того ж, на мережах застаріле обладнання.
За словами Станіслава Казди, директора зі стратегії розвитку РГК: "Ми розробили довгостроковий проєкт. Він допоможе реалізувати курс на інтеграцію нашого газового ринку з Європою на основі Green Deal. Не тільки оптимізувати нашу розподільну систему, а й подивитися, як вона буде себе вести при проходженні водню і синтетичних газів різної концентрації і підготувати її до цього".
Визначено, що перша частина проєкту триватиме до 2023 року і складатиметься приблизно з 200 різних експериментів, для цих цілей виділено бюджет — близько 1 млн євро.
І велика частина — це фінансування наукових лабораторій.
Вже створено і працює консорціум для комплексного дослідження можливості транспорту сумішей водню і природного газу по розподільних системах. Визначено п'ять полігонів в Житомирській, Івано-Франківській, Харківській, Волинській, Дніпропетровській областях.
Там створені майданчики, де сформовані макети газорозподільних систем — газорегулятори, засувки низького тиску, фланці, муфти. Йдеться про багатоаспектне дослідження. Окремо буде вивчатися метрологія: як поведе себе вимірювальна апаратура. Також об'єкт дослідження — не всі типи труб, а тільки ті, які є в Україні, але їх немає в Європі. Зокрема і поліетиленові труби.
"У нас пройшли 2 цикли вогневих випробувань. У Житомирі, де тестували плити, водонагрівач і газовий котел. І на Івано-Франківському полігоні — плити, водонагрівачі, котли і конвектори", — розповів Уніговський.
Потрібно уточнити, що в науковий консорціум входять представники академічних і навчальних інститутів:
- Інститут газу (вивчають ущільнювачі і нагрівальні прилади),
- Інститут електрозварювання ім. Патона (вивчають ущільнювачі і поліетиленові труби),
- Фізико-механічний інститут ім. Карпенка у Львові (сталеві труби),
- Івано-Франківський університет нафти і газу — загальні методичні питання,
- держпідприємство Івано-Франківськстандартметрологія — питання метрології,
- Львівська політехніка — загальні питання енергобалансу,
- Інститут вугільних енерготехнологій — нормативна база.
Загальну координацію виконання наукових експериментів здійснює ТОВ "Нафтогазбудінформатика".
Тобто в консорціум зараз залучені близько 35 осіб зі своїми стендами і лабораторіями. Частина експериментів проходить на полігонах, а частина — в лабораторіях.
В результаті вогневих випробувань (спалювання сумішей з різною концентрацією водню в нагрівальних приладах — плитах, котлах і т.д.) поки отримано непоганий результат — у 5 разів знижуються викиди СО2, з незначним зниженням ККД.
"У нагрівальних приладах можливо використовувати суміші з вмістом водню до 50% (об'ємних), в газорозподільних мережах поки ми вважаємо за можливе довести вміст водню до 20%. Наша мета — у 2023 році розпочати реальні випробування використання суміші з 20% вмістом водню в декількох населених пунктах. Звичайно, з дотриманням всіх норм безпеки", — вважає Уніговський.
Поки вчені-економісти і аналізують вплив на розподільні газопроводи різного процентного складу — від 100% водню до 5% водню в суміші. Але вже зрозуміло, що метал і фурнітура поводяться по-різному. Є концентрації, при яких спостерігаються великі витоки, тобто — без певного редизайну газопроводів не обійтися.
Джерело: shutterstock
Що значить редизайн? Ця зміна архітектури мереж — створення компактної, економічно ефективної системи з новими матеріалами і технологіями. Мова про підготовку їх до роботи з меншою кількістю газорегулюючого обладнання, з поліетиленовими трубами менших діаметрів і безліч інших аспектів. Зокрема, і заміна всіх чавунних елементів (матеріал непристосований до роботи з воднем.
Поки рівень досліджень у нас досить високий, як у Німеччині та Франції, але Великобританія — попереду. Вони раніше почали, і у них є реальний проєкт — Hy Deploy. Це електролізер, який в дослідно-експериментальному режимі постачає Університет в Кілі сумішшю 20% водню і 80% природного газу (до 30-и університетських і 100 житлових будинків) — суміш йде на опалення та на побутові потреби. Але, на жаль, на цьому гарні новини для України закінчуються.
Продовження матеріалу читайте на сайті ЕкоПолітики найближчим часом.
