Станислав Казда: Мы запланировали более 150 экспериментов с водородом на ближайшие два года

Влітку 2020 року в ЄС презентували "Водневу стратегію". Вона передбачає скорочення до 2030 року викидів парникових газів на 55%. Шлях для цього – за десять років встановити 40 ГВт потужностей для виробництва водню в країнах Європи, у тому числі в Україні.

Наразі є два головні виклики переходу на чистий газ: вартість водню та проблема його зберігання і транспортування.

З розвитком відновлювальної енергетики вартість виробництва водню постійно знижується. Уже зараз у деяких європейських країнах будують вітрові та сонячні електростанції спеціально для генерації водню.

Другий виклик, пов'язаний із зберіганням та транспортуванням, є предметом досліджень багатьох компаній та наукових установ. Такі дослідження у 2020 році почалися і в Україні.

У серпні "Регіональна газова компанія" у співпраці з низкою українських інститутів почала практичну частину свого водневого проєкту: серію польових експериментів щодо можливості транспортування водню газовими мережами.

Про потенціал використання водню як екологічного палива, можливості його транспортування та перші українські експерименти з воднем у газових мережах розповів директор із стратегії розвитку РГК Станіслав Казда.

— Як перспективи водню в Україні та світі у найближчі десятиліття?

— Останнім часом тема водню стала важливою через те, що Європейська комісія схвалила стратегію переходу на чисту енергію. Викопні енергоресурси та природний газ не вважаються повністю екологічним паливом і потрібно знайти йому заміну. Таким паливом є водень.

Питання водню з точки зору його впровадження в життя потрібно розділити на кілька моментів.

Європа набагато більше підготовлена до того, щоб додавати водень до природного газу. Цією темою в Європі почали займатися кілька років тому. У них це питання відпрацьоване.

Для України це нова тема. Закачування чогось іншого, ніж природний газ, у газорозподільну мережу в Україні заборонене. У нас немає відповідного законодавства.

Для промислових споживачів це вже не проблема. Багато заводів уже виготовляють водень для власних потреб.

Скоро ми побачимо, як на водень будуть переходити автомобілі. У Європі вже офіційно озвучують, що електромобілі – це не зовсім правильна дорога і потрібно переходити на альтернативу – водневі автомобілі.

Технологія вже обкатана в інших країнах. Наприклад, у Японії водень використовують для спеціального міського транспорту, навіть судна використовують водень.

Директор із стратегії розвитку РГК Станіслав Казда

— Наскільки швидко це може дійти до України? У нас немає ні інфраструктури для водневого транспорту, ні споживачів, ні пілотних проєктів.

— Використання водню у промисловості в Україні не є проблематичним. Для промислових підприємств це працює вже зараз. Вони можуть постачати водень автотранспортом чи виготовляти на місці.

Однак коли йдеться про постачання трубопроводами, то перед нами ще довгий і важкий шлях.

В Україні ніхто цим питанням ще не займався. Проте скоро може так статися, що ми будемо зобов'язані частину природного газу замінити воднем, щоб виконати взяті на себе зобов'язання перед ЄС.

Оскільки орієнтовний термін оновлення газової інфраструктури – 15-30 років, ми повинні якомога швидше зрозуміти, що потрібно робити з системою, аби всі інвестиції, які ми вкладаємо в оновлення інфраструктури, враховували можливість транспортування водню або його сумішей.

Зрозуміло, що великі обсяги водню кінцевим споживачам у найближчі п'ять років ми постачати не будемо. Навіть у Європі такого не буде. Але ми повинні бути готові до того, що впродовж п'яти років можуть з'явитися перші вимоги до постачання природного газу з воднем.

— Які найбільш перспективні сфери для використання водню в промисловості?

— Тут немає якоїсь специфіки водню. Водень – це носій енергії. Там, де зараз спалюють газ, наприклад, для отримання пари, можна використовувати водень.

Це технологічно нескладний процес, його економіку вже зараз можна порахувати в рамках конкретного виробництва.

Потрібно розрахувати, можливо, це вже вигідно або буде вигідно після введення певних пільг з боку держави, щоб економіка України стала більш "зеленою". Досить просто замінити котли на водневі в рамках реконструкції.

Інша сфера – громадський транспорт. Треба придбати нові міські автобуси або суттєво переобладнати існуючі під використання водню замість зрідженого газу.

Якщо ми говоримо про точкове використання, то там технічних проблем вже давно немає.

— Розкажіть про експерименти з воднем у газових мережах, які проводить РГК. Наскільки газотранспортна інфраструктура України готова до закачування водню?

— У нас є деякі тези, які ми намагаємося підтвердити в наших експериментах, але робити впевнені висновки поки зарано.

Протестувати всю газорозподільчу мережу (ГРМ) – це не робота на один день. Щоб зрозуміти фізику процесу в ГРМ, ми на два роки запланованували понад 150 різних тестів та експериментів.

Ми розуміємо, що газорозподільні компанії не мають грошей та часу, щоб цим займатися. Це реальна наукова робота. Кожен із 150 експериментів супроводжують науковці з провідних українських інститутів. Ми співпрацюємо з понад десятьма інститутами та кількома підрозділами НАН.

Перший етап дослідження – статичні випробування на закритих полігонах. Другий етап складається з динамічних експериментів на полігонах та в лабораторіях, де ми будемо проводити верифікацію отриманих даних.

Ми завершили на полігоні перші експерименти – випробування на герметичність мереж для чистого водню. Результат – значне зниження тиску водню в системі, яка є герметичною для природного газу.

Днями починаємо другий експеримент статичного типу, де в нас буде 50-відсоткова суміш газу та водню.

Готуємося до запуску і починамо виконувати деякі динамічні експерименти. Спочатку ми думали, що динамічні експерименти будемо робити лише в другій частині проєкту наступного року, а виявилося, що деякі ми маємо зробити вже зараз.

— Розкажіть детальніше.

— Є певні особливості, які можуть вплинути на логіку статичних випробувань. Наприклад, характеристики згорання сумішей, особливо на старих приладах.

У нас буде 20-30 експериментів щодо стійкості матеріалів до водню та його сумішей. Це стосується металевих та поліетиленових труб, а також різних типів ущільнювачів. Саме до цих експериментів ми підключили науковців – значна частина фінансування проєкту стосується співпраці з науково-дослідними інститутами.

— Який обсяг фінансування було залучено на повний комплекс досліджень?

— Ми йдемо поступовим методом. У нас поки немає детального фінплану до кінця експериментів. Загальний рамковий бюджет на всі дослідження становитиме близько мільйона євро.

Причому 30% з них будуть витрачені на роботу наукових партнерів. Деяка частка фінансування піде на купівлю водню і невелика частина – на технічні роботи на полігонах.

— РГК експериментує з чистим воднем. Натомість у подібних експериментах у європейських країнах використовують газоводневі суміші. Чому ви почали експерименти з водню?

— Це пов'язано з тим, що ми хочемо зрозуміти деякі моменти одразу, а не чекати кілька років.

Наприклад, ми проводили тест на стійкість та герметичність газотранспортної системи до водню. Ця система абсолютно герметична для природного газу, тому ми хотіли дізнатися, як вона буде реагувати на чистий водень, чи буде падати тиск.

У нас взагалі немає досвіду роботи із синтетичними газами в мережах, на відміну від деяких країн Європи.

Ми проводимо тести на тих приладах і матеріалах ГРМ, які не мають аналогів у Європі.

Наші мережі збудовані за ГОСТами з матеріалів, що відповідають ГОСТам. Деякі з них дуже схожі з європейськими стандартами, але щоб мережі могли безпечно працювати з воднем, ми повинні провести експерименти.

Ми повинні зрозуміти це відразу, щоб усі інвестиційні роботи та методика розвитку ГРМ вже з 2021 року враховувала специфіку водню. Якби ми пішли шляхом європейських країн, то ми отримали б дані лише через кілька років.

Для них цей шлях виправданий. Загальне розуміння поведінки синтетичних газів у них вже є. Вони зараз вирішують більш конкретні проблеми, як постачати водень споживачам.

— Чи можна сказати, що, наприклад, поліетиленові труби підходять для транспортування водню, а металеві – ні?

— Так узагальнити не можна. Поки ми можемо говорити, що металеві газопроводи, які будувалися після 1995 року, можуть працювати з воднем. Проте є багато технічних нюансів щодо діаметру, товщини стінки. І тільки якщо вони побудовані якісно, а це проблема того часу. Тому ми можемо використовувати лише частину мереж.

На жаль, ми не можемо сказати, що все, що побудоване після 1995 року, придатне до використання. Нам доведеться провести обстеження кожної ділянки перед запуском водню.

Може бути нормальна труба, але зварювальний шов, який є прийнятним для природного газу, не годиться для водню.

Уже зараз зрозуміло, що потрібно буде замінити частину газопроводів, де є матеріали, які несумісні з воднем.

У нас є мережі, які будувалися ще до 1945 року, тут взагалі потрібні кардинальні рішення.

— Їх треба замінити?

— Ми розуміємо, що нам доведеться переглядати архітектуру інфраструктури, бо в Україні дуже багато ризикових з'єднань. Нам доведеться переглядати питання повітряних мереж.

Стільки повітряних мереж, скільки є в Україні, немає ніде у світі. Такі трубопроводи мають свою специфіку щодо транспортування водню.

Зараз поки рано говорити про те, скільки на це потрібно часу, грошей та які ділянки потрібно замінити. Наша ціль – дати відповідь на ці питання і розробити стратегію переходу на водень. Ми називаємо це редизайном системи.

— Чи є в Україні нормативна база для використання водню замість газу у побутових потребах?

— На одному з перших етапів ми провели аналіз нормативної бази і зрозуміли, що в Україні для розподільних мереж немає жодної нормативної бази, якою можна було б скористатися. Нормативна база існує лише для підприємств, де водень використовується як джерело енергії.

Одна з цілей нашого проєкту – розробити пропозиції щодо правил експлуатації і безпеки використання водню або його сумішей в мережах.

— Через скільки років в Україні можна буде використовувати газові мережі для доставки водню населенню?

— Це може бути за п'ять-десять років, але за однієї умови: ми повинні зробити відокремлені ділянки мереж, у яких можна буде використовувати газоводневу суміш або водень.

Технічно певний газопровод можливо привести у відповідність до водню за короткий проміжок часу.