Доступні потужності та експортний потенціал "зеленого" водню з України до ЄС

20 січня 2022

Згідно з Європейським зеленим курсом, в період з 2025 до 2030 року воднева енергетика повинна стати ключовим елементом інтегрованої енергетичної системи ЄС, а потужність електролізних установок буде збільшена.

Україна відіграє важливу роль у майбутньому водневого енергетичного сектору ЄС. В «Водневій стратегії» обговорюється співпраця з Україною в розвитку відновлювальних джерел енергії і виробництві "зеленого" водню, а також залучення України до Європейського Альянсу за чистий водень. Асоціація Hydrogen Europe у рамках ініціативи 2х40 ГВт планує побудувати в Україні 9,8 ГВт електролізерів для виробництва "зеленого" водню. Таким чином, Україна може стати важливою частиною досягнення амбітних цілей Європейського зеленого курсу.

Виконання цілей ЄС в контексті українських умов

Оскільки ЄС сподівається на виробництво "зеленого" водню в Україні, що передбачає електроліз води із використанням "зеленої" електроенергії, необхідно визначити, які потужності сонячних (СЕС) і вітрових електростанцій (ВЕС) будуть потрібні для задоволення потреб у цьому виді пального.

Асоціація Hydrogen Europe у звіті щодо ініціативи 2х40 ГВт повідомляє, що до 2030 року в Україні може бути створено 1,8 ГВт потужностей для виробництва приблизно 1 млн тонн "зеленого" аміаку (для внутрішнього споживання) та 8 ГВт для виробництва "зеленого" водню (для експорту до ЄС). Враховуючи, що потужності поза ЄС можуть забезпечити 3 млн тонн "зеленого" водню для експорту, українські 8 ГВт електролізу складуть приблизно 738 тис. тонн виробництва "зеленого водню".

Однак, оскільки на практиці вітрова та сонячна енергія мають нижчий коефіцієнт використання потужності в порівнянні з ГЕС чи АЕС, для досягнення цілей знадобиться істотно більше відновлювальної енергії. Згідно з оцінками експертів, для виробництва 550 млн тонн "зеленого" водню щорічно потрібно близько 13000 ГВт СЕС (за умови КВВП 24% для сонячних установок та ефективності електролізера 79%) або 6200 ГВт ВЕС (при КВВП 50% для вітрових установок).

Таким чином, для отримання 738 тис. тонн "зеленого" водню в Україні буде потрібно приблизно 17,455 ГВт СЕС або 8,324 ГВт ВЕС.

Наприклад, станом на листопад 2021 року встановлена потужність СЕС в Україні становила всього 6,226 ГВт, що майже в три рази менше потрібних потужностей. Для ВЕС це цифра склала 1,529 ГВт, що в понад п'ять разів нижче необхідного. За оптимістичним сценарієм "Укренерго", до 2035 року потужності сонячних і вітрових установок можуть досягти 18,5 ГВт і 11,7 ГВт відповідно. Загальний потенціал українських сонячних і вітрових потужностей оцінюється на рівні щонайменше 537 ГВт (466 ГВт ВЕС та 71 ГВт СЕС). Таким чином, потенціал генерації водню також значний, складаючи близько 45,401 млн тонн.

Проте, слід зазначити, що не всі потужності ВДЕ будуть призначені для виробництва "зеленого" водню, оскільки виробництво водню є економічно вигідним в основному для великих установок ВДЕ.

Попит на "зелений" водень на внутрішньому ринку

Необхідно врахувати зростання внутрішнього попиту на водень через вплив механізму коригування вуглецю на кордоні, зокрема з боку металургійної та хімічної промисловостей для виробництва "зелених" сталей, чавуну та аміачних добрив. Металургійна галузь має найбільшу потребу в декарбонізації. В Україні 94% сталі виробляється за допомогою енергоємних і застарілих технологій на основі вугілля, яке можна замінити "зеленим" воднем, а близько 26% продукції української металургії постачається саме до ЄС.

Наприклад, для повної декарбонізації виробництва 20,6 млн тонн сталі (на прикладі 2020 року) знадобиться 1 млрд тонн "зеленого" водню. Припустимо, що первинний попит на "зелену" сталь буде зосереджено на експорті в ЄС (26%), тобто 5,4 млн тонн. У такому випадку потрібний обсяг "зеленого" водню складе 270 млн тонн, що вимагатиме 6400 ГВт СЕС або 3000 ГВт ВЕС для виробництва.

Чи можливо створити такий обсяг нових потужностей в українських реаліях за відносно короткий час (до 2030 року), враховуючи кризову ситуацію в секторі ВДЕ - це питання, яке потребує роздумів. На даний момент в Україні немає затвердженої стратегії розвитку водневої генерації. Проект "Дорожньої карти" розвитку водню в Україні передбачає три етапи впровадження регуляторних та економічних заходів з 2021 по 2029 роки. Проте цей план не відображає досягнення цілей ініціативи 2х40 ГВт.

Земля та вода як важливі ресурси для виробництва "зеленого" водню

При створенні "зеленого" водню варто враховувати не лише розвиток генеруючих потужностей СЕС та ВЕС, але й аспекти землевикористання. Площа земельних ділянок залежить від розташування, потенціалу ВДЕ та технологій, тому потреба в землі для ВЕС в середньому оцінюється на рівні близько 0,3 га/МВт, а для СЕС - 1,6 га/МВт.

В Україні буде потрібно від 2,5 тис. га до 28,2 тис. га землі для встановлення ВДЕ для виробництва "зеленого" водню. Для порівняння, ця площа може коливатися від розмірів міста Вишневе до площі Миколаєва.

Земля може бути достатньо для розміщення потужних об'єктів ВДЕ, особливо враховуючи можливості офшорних вітрових електростанцій, але потрібно враховувати специфіку кожного регіону і його ВДЕ потенціал.

Крім того, важливим фактором для електролізних установок, які виробляють "зелений" водень, є стабільний доступ до водних ресурсів.

Згідно з розрахунками, загальне споживання води для виробництва водню з СЕС і ВЕС може становити в середньому 22-32 літри на 1 кг водню.

Отже, залежно від технологій, для виробництва "зеленого" водню в Україні знадобиться 16,25-23,63 млрд літрів води на рік.

При цьому, Україна має один з найнижчих в Європі рівень забезпеченості водними ресурсами, становлячи приблизно 1 тис. куб. м на душу населення. Забезпечення водними ресурсами істотно варіюється в окремих регіонах країни, особливо на півдні.

В результаті водні ресурси в Україні суттєво обмежені. Незважаючи на доступ до морської води, цей ресурс вимагатиме опріснення, що додатково збільшить вартість водневих проектів.

Хоча наведені розрахунки є приблизними, очевидно, що для задоволення не лише внутрішнього попиту на "зелене" водне і супутні продукти (аміак, добрива), але й для експорту знадобляться значні ресурси. Мова йде не тільки про земельні площі, а й, перш за все, про інвестиції в вітрові та сонячні потужності для виробництва електроенергії, а також про доступ до водних ресурсів, які в умовах зміни клімату можуть стати ще більш обмеженими.

Матеріал підготовлений експертами DiXi Group за підтримки Федерального міністерства закордонних справ Німеччини та LibMod

Теги:транспортування воднюзелений воденьHydrogen EuropeGreen DealПоділитись