Чи зможе Україна стати Клондайком "зеленого" водню для ЄС? Пояснюємо простою мовою shutterstock

Чи зможе Україна стати Клондайком "зеленого" водню для ЄС? Пояснюємо простою мовою

Аркадий Поляк

За оцінками влади, до 2035 року Україна зможе виготовити 5 млрд кубічних метрів "зеленого" водню

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:

  1. Проектом Дорожньої карти з виготовлення та використання водню в Україні
  2. Використання водню в автомобільному транспорті
  3. 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.

shutterstock

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.

shutterstock

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.

Читайте також
Міненерго вступило в Європейський альянс із чистого водню: що це означає для України
Міненерго вступило в Європейський альянс із чистого водню: що це означає для України

Україну визнали пріоритетним партнером у водневій економіці Євросоюзу

Перспективи водневої економіки для України. Частина друга
Перспективи водневої економіки для України. Частина друга

Для процесу виробництва водню знадобиться дуже багато води, а в країні вже через кілька років прогнозують її дефіцит

Вчені повідомили, скільки «зеленого» водню потребує планета
Вчені повідомили, скільки «зеленого» водню потребує планета

За даними фахівців, 25% цього палива використовуватимуть на тих самих промислових об'єктах, де його виробляють, а решту продаватимуть на світовому ринку

У Рівненській області 166-метрові вітряки вироблятимуть водень 
У Рівненській області 166-метрові вітряки вироблятимуть водень 

Його згодом будуть використовувати для виробництва аміаку