Новий шанс для водню

СЕРГІЙ САВЧУК

виконавчий директор ГК "Кліар Енерджі", ексголова Держенергоефективності

Водень вже багато років цікавить учених, і відомо про його можливості чимало. Передусім, енергетичні можливості. Водень має кілька суттєвих переваг перед традиційними викопними видами палива.

По-перше, він має більшу енергоємність, ніж природний газ, вугілля чи нафтопродукти.

По-друге, це екологічний енергоносій. Продуктом згоряння водню є лише вода, а отже, його використання цілком безпечне для довкілля.

Ще у 1970-х роках у США з’явився термін "воднева економіка" – тобто економіка, в основі якої лежить використання водню як основного джерела енергії. Проте, як ми знаємо, досі у світі жодної такої не існує. Причина проста – гроші.

Попри поширеність, водень вкрай рідко зустрічається як окремий елемент. Але навіть використання найдешевших способів отримання водню – в першу чергу, з викопного палива ("сірий" водень) або з викопного палива із доданою технологією захоплення вуглецю ("синій" водень) – не дозволяло йому конкурувати за ціною із викопними видами палива. 

До того ж таке виробництво супроводжується значними викидами СО2. Виробництво "зеленого" водню шляхом електролізу із застосуванням чистої електроенергії було ще більш дорогим.

Уряди та бізнес не бачили потреби інвестувати у розвиток водневих технологій у той час, коли питання кліматичних змін не стояло так гостро, а традиційні вуглеводні були доступні, із налаштованими технологіями видобутку, вибудуваною інфраструктурою та зрозумілим ринком.

Але тепер все змінилося. Тут зіграли роль кілька ключових факторів. Передусім, людство почало відчувати на собі наслідки глобальних змін клімату. Влада багатьох країн оголосила про рух до декарбонізації економік, почавши стимулювати розвиток генерації електроенергії із відновлюваних джерел, створюючи необхідні умови для приватних інвестицій, зокрема, через запровадження "зеленого" тарифу.

Це дало потужний поштовх розвитку галузі ВДЕ і призвело до значного здешевлення чистої енергії. Так, вона ще потребує підтримки, але завдяки новим технологіям, різниця у вартості між "зеленою" та іншими видами електроенергії постійно скорочується.

З одного боку, це поставило питання будівництва систем акумулювання енергії та потужностей для балансування. Адже сонце та вітер, які є основними альтернативними джерелами енергії, не можуть забезпечити безперервну генерацію.

З іншого ж боку, зниження вартості виробництва енергії із ВДЕ зробило дешевшим виробництво "зеленого" водню. А він, своєю чергою, може не лише сприяти зменшенню викидів вуглецю, а й вирішити проблему зберігання надлишкової чистої електроенергії. У світі вже успішно реалізовують кілька потужних проєктів будівництва та використання водневих накопичувачів. В Україні, на жаль, наразі таких немає. 

У грудні минулого року лідери країн ЄС ухвалили "Європейську зелену угоду", ключовою метою якої визначено досягнення кліматичного нейтралітету до 2050 року. Про подібну амбітну ціль також оголосили, зокрема, Австралія та Південна Корея.

І водень є одним із основних напрямів, що має сприяти її досягненню. Уряди почали створювати умови для інвестування у розробку водневих проєктів, що передбачають пошук шляхів здешевлення виробництва, технологій для застосування у різних сферах та побудови інфраструктури. Таким чином, водень отримав новий шанс стати головним джерелом енергії для "зеленого" майбутнього.

Можливості для України

Україна також серед тих країн, що прагнуть здійснити енергетичний перехід до 2050 року. Відповідну концепцію Міністерство екології та захисту довкілля оприлюднило у грудні цього року.

Є у ній згадка і про водень. Однак було би доцільно розглядати водень як магістральний напрям енергетичного переходу для країни. Для нас водень – це перспектива економічного зростання, здобуття енергетичної незалежності та водночас побудови "зеленого" майбутнього.

"Разом із Українською водневою радою ми зробили дослідження про потенціал відновлюваних джерел енергії в Україні, цифра дуже велика. Потенціал вітру і сонця близько 800 гігават. Це у 18 разів більше, ніж споживає Україна, і це можна перевести в 500 млрд кубометрів водню", — заявив під час прес-конференції "Енергетичний перехід: роль водневих технології і рішення кліматичних проблем" у лютому цього року директор Інституту відновлюваної енергетики НАН, професор Степан Кудря.

Він зауважив, що мова не лише про енергетику, накопичувачі і балансування. Решту можна інтегрувати в транспорт, металургію, домашнє господарство.

За прогнозами фахівців НЕК "Укренерго", до кінця 2020 року встановлена потужність об'єктів відновлюваної енергетики у країні зросте мінімум до 7,4 ГВт, а в 2030-му – до 11,2 ГВт.

Згідно із Концепцією "зеленого" енергетичного переходу України, нам "цілком під силу та економічно доцільно до 2050 року досягнути 70% частки ВДЕ у виробництві електроенергії".

І це без врахування такої перспективної технології виробництва чистого водню, як газифікація біомаси. Хоча зараз вироблений таким шляхом водень не прийнято називати "зеленим", цей спосіб є екологічним, до того ж, вирішує проблему накопичення ТПВ (детальніше про цю технологію можна почитати у свіжій статті на Forbes).

Всі ми знаємо, наскільки болючою для України є проблема сміттєзвалищ – українці "генерують" до 10 млн тонн сміття на рік. При цьому 93% вивозяться на полігони, створюючи екологічну небезпеку та загрозу пожеж подібних до тієї, що призвела до загибелі людей на Грибовицькому сміттєзвалищі під Львовом чотири роки тому. І це не кажучи про стихійні сміттєзвалища, які не перебувають під жодним контролем, а тому є ще більш небезпечними.

Водночас, відповідно до оцінки фахівців "Укренерго", для забезпечення стабільної роботи енергосистеми та інтеграції додаткових потужностей ВДЕ у наступному році необхідно побудувати 2 ГВт нових високоманеврових піково-резервних генеруючих потужностей. 

І вже у цьому році – додатково ввести не менше 200 МВт систем акумулювання електроенергії. Потреба у системах акумулювання зростатиме разом зі зростанням потужностей ВДЕ. І ми могли би будувати саме водневі накопичувачі, взявши на озброєння передові розробки.

Понад те, водень може стати суттєвою статтею доходу для України – як експортний товар. Російсько-українські газові війни, а згодом початок будівництва Москвою газопроводів в обхід України, гостро поставили питання майбутнього нашої ГТС. 

Ще більше його актуалізував оголошений країнами ЄС курс на декарбонізацію економік. Українська ГТС є цінним активом, що сприяє економічним зв’язкам та водночас приносить мільярди доларів до державного бюджету. Водень може стати відповіддю на це питання.

"Я повірив у водень, коли побачив газову турбіну Kawasaki, яка за три години здатна перейти зі 100% природного газу на 100% водень, не зупиняючись і без стрибків напруги", — розповів голова Української водневої ради Олександр Рєпкін також під час прес-конференції "Енергетичний перехід: роль водневих технології і вирішення кліматичних проблем".

За результатами проєктів, що реалізуються у світі, додавання до газових мереж від 1-2% до 20% "зеленого" водню (технологія power-to-gas) не вимагає модернізації ГТС. Однак навіть така частка значно підвищує енергоємність суміші і водночас сприяє зменшенню викидів вуглецю. Подібні випробування проводять у Німеччині, Франції, Італії, Великій Британії, Нідерландах, Данії.

Зокрема, у 2018 році в рамках проєкту GRHYD у Франції почали додавати 6% водню до газу, і зараз довели цю частку до 20%. Ця суміш використовується для опалення, нагріву води та приготування їжі у сотні будинків поблизу Дюнкерка.

Суміш 20% водню та природного газу використовується для обігріву 100 будинків та 30 будівель факультету в університеті Кіле в Стаффордширі, у Британії.

За розрахунками фахівців Міжнародного енергетичного агентства, додавання 20% водню до європейської газової мережі може знизити викиди CO2 на 60 млн тонн на рік.

Відповідно до прогнозів Рєпкіна, Україна має всі шанси стати основним імпортером газо-водневої суміші до ЄС. У листопаді 2019 року голова Української водневої ради повідомив про результати переговорів української делегації із представниками Єврокомісії у Брюсселі.

"Головний результат зустрічей із Єврокомісією – це офіційне підтвердження намірів розвивати співробітництво ЄС і України в поширенні водневих технологій", — написав Рєпкін.

Зараз ціна "зеленого" водню ще не є конкурентоспроможною. Проте протягом найближчим років ситуація може суттєво змінитися – фактично, вона змінюється щодня. Достатньо ввести водень у пошуковий рядок будь-якою мовою, як ви одразу отримаєте безліч новин про нові урядові ініціативи, нові пілотні проєкти, нові стартапи, нові технології виробництва водню, нові способи його використання для накопичення енергії.

Лише за останні кілька тижнів стало відомо про кілька проєктів використання водню для транспорту у Великій Британії, для опалення житлового будинку у Нідерландах, про створення спецфонду із бюджетом у майже 200 млн дол. для розвитку водневих технологій в Австралії та стартап у США із застосування нової технології із виробництва водню зі сміття. Десятки урядів країн, великих компаній та невеликих команд ентузіастів по всьому світу день у день працюють над розвитком цієї галузі.

Щодо України – ми ще практично на початку шляху. Зараз, можливо, важко повірити, але ще у 1995 році українські науковці брали участь у розробці і запуску першої в Європі вітроводневої станції у Фолькецентрі, Данія. Зараз, однак, ми маємо вибудувати цю галузь практично з нуля.

Так, у нас є потрібні фахівці, ми маємо потрібні ресурси, є ті, хто готовий інвестувати. Але необхідна державна підтримка. За оцінкою голови Української водневої ради, потребують змін і доповнень принаймні 50 технічних регламентів і нормативів та шість законів щодо функціонування українського газового ринку. Та найголовніше, критично необхідне створення сприятливих умов для інвесторів та залізних гарантій їхнього дотримання незалежно від будь-яких змін умов та Урядів. 

І нехай зараз наша енергетична система перебуває у стані кризи, ми маємо проблеми із системами накопичення, балансування та виплатою "зелених" тарифів. І нехай ціни на нафту, газ та вугілля знизились. Це не триватиме довго. Уряд робить значні кроки на шляху до вирішення нагальних питань енергетичного сектору, а ціни на вуглеводні вже зростають.

На противагу цьому водень – це галузь майбутнього для України, що здатна створити додаткові робочі місця, створити нові потужності для виробництва енергії, балансування та накопичення, актуалізувати роль нашої ГТС, давати дохід від експорту та, врешті-решт – принести нам енергонезалежність та допоможе здійснити енергетичний перехід до "зеленого" майбутнього. 

За прогнозом Bloomberg New Energy Finance (BNEF) "Перспективи водневої економіки", до 2050 року "зелений" водень міг би забезпечувати до 24% світових потреб в енергії та на третину скоротити глобальні викиди парникових газів від викопного палива і промисловості. 

А ціна "зеленого" водню дорівнюватиме вартості природного газу в енергетичному еквіваленті у більшості регіонів світу. Однак, такий сценарій може бути реалізовано лише за умови впровадження політик для розширення масштабів технологій і зниження витрат.

Крім цього, у свіжій колонці на Bloomberg "Час водневої економіки наближається" наголошується, що урядам варто використати частину коштів, які мають бути спрямовані на подолання наслідків коронавірусної кризи, для просування цієї "зеленої" технології. Хоча чистий водень не вирішить усі проблеми, у довгостроковій перспективі він може стати виходом із потрійної кризи, пов'язаної із слабким посткоронавірусним попитом, крахом енергетичного сектора і зміною клімату.

Це той випадок, коли ми ще маємо шанс не наздоганяти цивілізований світ – а йти з ним у ногу. А, може, і бути попереду. Україна має для цього усі можливості та ресурси. Бізнес, який загартувався у непростих умовах, готовий інвестувати! Сподіваємося на термінові кроки з боку уряду!

Автор: Сергій Савчук