Два роки тому у Великобританії стартував унікальний проєкт: понад 100 будинків студентського містечка почали опалювати сумішшю водню і природного газу.

Проєкт HyDeploy розпочали, орієнтуючись на Європейський зелений курс. Мета проєкту – показати, наскільки життєздатною може бути воднева економіка.

Завдяки додаванню 20% водню в закриту газову мережу студентського містечка вдається приблизно на таку ж частку зменшувати викиди СО2. Як відомо, при згоранні водню утворюється лише водяна пара.

До експерименту готувалися два роки, перевіряючи безпечність суміші в мережі та проводячи лабораторні випробування газових приладів.

До 2018 року у Великобританії діяли спеціальні обмеження на водень у газових мережах. Його концентрація не могла перевищувати 0,1%.

Однак після ретельного вивчення з'ясували, що всі побутові прилади від 1996 року витримують 23-відсоткову суміш водню та метану. Для споживачів це безпечно, а проєкт можна реалізовувати без заміни техніки або трубопроводів.

Кілька тижнів тому проєкт вирішили розширити, залучивши 670 будинків та підприємств. Наразі це перший і єдиний у світі водневий проєкт такого масштабу.

За два роки подібний проєкт готуються реалізувати і в Україні.

"Регіональна газова компанія" у 2020 році розпочала серію експериментів, щоб вивчити поведінку водню та водневих сумішей у різній концентрації в умовах українських газопроводів.

Експерименти передбачають наукову роботу і низку випробувань водню на побутових приладах. Перші дві частини проєкту відбуваються на спеціальних полігонах. Третя частина буде масштабнішою із залученням реальних споживачів.

Зараз РГК завершила частину експерименту, пов'язану із статичними випробуваннями. Це дало розуміння, яка частка водню прийнятна для українських газопроводів, які точки найслабші та потребують заміни.

Зокрема, типовими місцями витоків були різьбові та муфтові з'єднання із застосуванням сучасних ущільнюючих матеріалів, місця під'єднання датчиків тиску та регуляторів, а також зварні шви, у тому числі заводського виконання.

Під час дослідження тестували також газові прилади на предмет їх роботи з водневими сумішами.

Ці дослідження ще тривають, однак попередні результати підтверджують, що максимально допустимою з точки зору безпеки може бути 30-відсоткова частка водню.

Динамічні експерименти триватимуть до середини 2022 року. За цей час науковці панують передбачити всі ризики і визначити, як різні види і модифікації побутових газових приладів та обладнання для обліку можуть працювати з воднем.

До цього часу експерименти будуть відбуватися на полігонах без кінцевих споживачів та в закритих мережах. Однак фінальною частиною проєкту стане випробування із залученням реальних споживачів.

"Ми створюємо проєкт, подібний до HyDeploy, де залучено близько 10 тисяч споживачів. Цей проєкт працює в тестовому режимі, але вже вийшов за межі експерименту. Це вже частина газорозподільної мережі з воднем", – каже директор департаменту стратегічного планування РГК Станіслав Казда.

За його словами, експеримент в Україні відбуватиметься протягом 2023-2025 років. Йдеться про дві невеликі тупикові ділянки мережі у приватному секторі із залученням 50-100 кінцевих споживачів. Найімовірніше, це будуть два невеликі села.

"На полігоні ми можемо зрозуміти питання, пов'язані з фізикою процесу, але не можемо встановити 50 котлів і створити копію населеного пункту з реальними витратами. Із залученням реальних споживачів будемо бачити, як це працює в масштабі", – говорить Казда.

Частка водню в газовій суміші не перевищуватиме 20%, а почати планують з 10%, поступово підвищуючи концентрацію.

Для цих експериментів придбають водневі установки, тому що на цьому етапі експерименту водень з балонів закачувати не можна – обсяги набагато більші.

Станіслав Казда додає, що ці установки куплять набагато раніше і будуть їх тестувати на закритих полігонах. Обсяг виробництва водню буде невеликим – від шести до десяти кубометрів на годину.

"Обладнання для виробництва водню буде у вигляді установки контейнерного типу, будуть вузли змішування та очистки, телеметрія для віддаленого контролю та управління установкою, а також технології для додаткової безпеки", – пояснює він.

За ідеальних умов, щоб знизити викиди СО2, водень має бути "зелений", тобто виготовлений шляхом електролізу води з використанням електроенергії з відновлювальних джерел. Однак в рамках експерименту, найімовірніше, водень виготовлятимуть з природного газу, так званий синій водень.

"Для нас з фінансової точки зору найбільш оптимальним рішенням є установка, яка працює з природним газом, оскільки водень нам потрібен лише для експериментів. Ми не плануємо виготовляти його для комерційних цілей", – зазначає Станіслав Казда.

Він додає, що компанія готова залучити партнерів, які б встановили обладнання для виготовлення водню.

З населеними пунктами, де проводитимуть експеримент, поки не визначилися. Очікується, що вони будуть в областях, де відбуваються експерименти з воднем. Там фахівці вже мають відповідний досвід.

Особливі вимоги до безпеки

Якщо під час випробувань на полігонах витік водню чи навіть вибух є хоч і небажаним, але допустимим явищем, то на третій фазі проєкту із залученням реальних споживачів такі ситуації матимуть значно серйозніші наслідки. Тому фахівцям перед початком експерименту доведеться ретельно перевірити мережі та вжити всі заходи безпеки.

Водень є набагато більш вибухонебезпечним, ніж природний газ. Навіть при низьких концентраціях водню в приміщенні може утворитися небезпечна суміш. Тому в будинках встановлять спеціальні детектори, подібні до тих, які сигналізують про наявність чадного газу. Такі датчики вже продаються.

"Технологіно ці пристрої такі ж, як на деяких підприємствах, де використовують водень. Вони використовуються дуже рідко, зараз їх купують не більше кількох сотень на рік. При масштабному виробництві їх ціна значно знизиться", – переконаний Станіслав Казда.

Також необхідно буде провести роз'яснювальну роботу із споживачами, адже використання водневих сумішей має певні особливості.

Вартість експерименту поки не називають. Усі витрати РГК фінансує з власного бюджету. На стадію статичних та динамічних експериментів, яка завершиться у 2022 році, заплановано витратити близько 1 млн євро.

"Якщо ми хочемо закачати суміш водню в реальний газопровід, то будуть витрати на підготовку та модернізацію труб. Вартість такої реконструкції буде відома після того, як ми визначимося з ділянкою та проведемо перевірки", – підкреслює Станіслав Казда.

У процесі підготовки фахівці ретельно перевірять усі прилади для роботи з воднем.

Очікується, що для експерименту не потрібно буде змінювати лічильники та газове обладнання в будинках. Однак при збільшенні концентрації водню в природному газі, можливо, доведеться замінити горілки в деяких газових приладах.

Законодавство не готове до інновацій

На відміну від Великобританії, де використання водню в газогоні дозволили ще три роки тому, в Україні не можна закачувати в мережі будь-який інший газ, крім природного.

Для того, щоб це стало можливим навіть у рамках експерименту, потрібно внести зміни в кодекси та закони "Про ринок природного газу" і "Про метрологію та метрологічну діяльність".

"Обмеження нормативної бази України не дозволяють нам провести випробування в реальних мережах. Потрібно змінити багато документів: від закону про газовий ринок до кодексів газотранспортної системи і газорозподільчих мереж", – наголошує директор департаменту стратегічного планування РГК.

Сюди входять і документи, які стосуються технічного обслуговування газових мереж, технічні норми, ДБНи та інші нормативні акти, які узгоджуються на рівні міністерств та профільних інститутів.

"З точки зору нормативної бази ситуація набагато складніша, багато документів ми змінити не можемо", – зазначає він.

Ці питання не вирішені не лише для водню, а й для галузей, які давно розвивають у ЄС і які не є новими для України. Наприклад, законодавство не дозволяє закачувати в мережі біометан.

Станіслав Казда зазначає, що наразі більшою проблемою для реалізації проєкту є не технічний, а нормативний бік, і сподівається на зміну законодавства у найближчому майбутньому.

Україна декларує курс на приєднання до Green Deal та готується взяти зобов'язання щодо зменшення викидів вуглекислого газу до 2050 року.

Зважаючи на вдале географічне розташування та велику територію, воднева економіка може принести Україні значні інвестиції. Щоб це сталося, інвестори повинні бачити готовність влади робити кроки назустріч.