Водень як енергетичний ресурс: неспішні розмови – далекі перспективи

14 січня 2021Олеся Натха, спеціально для “Української енергетики”

Чи варто розраховувати на швидкі зміни в українській водневій енергетиці?

В останній час все частіше у державних та експертних колах обговорюються перспективи водневої енергетики. Міжнародні та внутрішні меморандуми, натхненні виступи на форумах і в дискусіях. Однак, на кожен оптимістичний прогноз є свій контраргумент, а також багато скептичних висловлювань про справжні можливості розвитку водневої енергетики в Україні. Більше того, критика підкріплюється законними побоюваннями щодо безпечного використання водню. Як фахівці оцінюють можливості водневого сектору для нашої країни та яке наше місце на світовій арені, розкривалося в матеріалі.

Зацікавленість у водневій енергетиці очевидна

Ціль досягнення вуглецевої нейтральності, закладена в Європейському “зеленому” курсі, повністю узгоджується з актуальними ідеями розвитку водневої енергетики. Країни розробляють стратегічні програми з водню, незважаючи на те, що практична реалізація в багатьох випадках залишається на початковій стадії.

Згідно з прогнозами банку Goldman Sachs, ринок “зеленого” водню в Європі до 2050 року оцінюватиметься у 2,2 трильйона євро на рік. А за прогнозами Bank of America, обсяги глобальних інвестицій в інфраструктуру, пов'язану з воднем, можуть досягти 11 трильйонів доларів до 2050 року.

І Україна також активно декларує свої наміри. Ми нещодавно стали стратегічним партнером ЄС у реалізації Європейської водневої стратегії, презентованої цього літа в Брюсселі. Європейський Союз покладає сподівання на Україну як на одного з пріоритетних партнерів у постачанні водню до Європи, – заявив міністр закордонних справ Дмитро Кулеба.

Як раніше повідомляло МЗС, Європа вважає Україну перспективною у виробництві та транспортуванні водню. Заплановано збудувати 10 ГВт електролізерів для виробництва “зеленого” водню в Україні, які можуть стати складовою частиною Європейського “зеленого” курсу та плану “2х40 ГВт нових потужностей з виробництва водню”.

На міжнародному форумі в Києві водневу енергетику визнали одним із ключових напрямів німецько-українського енергетичного партнерства. Як зазначив заступник міністра енергетики з питань європейської інтеграції Ярослав Демченков, до Європейського альянсу чистого водню приєдналися понад двадцять українських компаній. Серед них НАЕК “Енергоатом”, “Оператор ГТС України”. Раніше про долучення до європейської ініціативи EU Hydrogen Strategy повідомляла “Регіональна Газова Компанія”.

Державні енергетичні компанії “Нафтогаз” та “Енергоатом” у вересні підписали угоду про співпрацю, у якій обіцяють спільну проектну діяльність з метою переходу країни до кліматично нейтральної водневої економіки до 2050 року.

Таким чином, заяви та наміри безперечно свідчать про інтерес до водневої енергетики. А що ж на практиці?

Які виклики стоять перед водневою енергетикою

Оскільки водень є найпоширенішим елементом у Всесвіті, в природному стані його майже не існує. Що стосується “зеленого” водню, його можна виготовляти там, де є електрика і вода. Як писав засновник Bloomberg NEF Майкл Лібрейх, водень дозволяє отримувати теплову чи електричну енергію без токсичних чи парникових викидів. Він має у три рази більшу енергію на одиницю ваги, ніж бензин, дизельне або авіаційне паливо. Водень може транспортуватися такою ж швидкістю, як і рідкі вуглеводні, а також горіти при такій ж температурі, як природний газ. Чи не можна розглядати його як відповідь на основні енергетичні питання?

Однак, поряд з перевагами існують і суттєві недоліки. Для виробництва чистого водню зі сполук потрібна енергія. Його потрібно стискати для зберігання. Він має лише чверть енергії на одиницю об’єму природного газу, зазначає Лібрейх. А головне, він має руйнівний вплив на матеріали труб, з’єднань або резервуарів для зберігання, роблячи їх крихкими. Через свою летючість і малу атомну масу він може просочуватися через найменші щілини, що робить його вкрай вибухонебезпечним.

Перш ніж почати говорити про можливість використання існуючих газопроводів в Україні для передачі водню або водневих сумішей, потрібно провести детальне дослідження на основі реальних випробувань, про що неодноразово підкреслювали експерти.

Як зазначив Ігор Петрик, директор з розвитку ринків фінської компанії Wärtisilä у Східній Європі, інфраструктура для водню наразі не існує. “Її створення може зайняти десять і більше років”, – сказав експерт. – “Таким чином, перспектива широкого використання водневої енергетики – це одне або два десятиліття”.

Випробування водневих сумішей в газорозподільних мережах – ініціатива бізнесу

Цього літа оператори газорозподільних мереж почали експеримент з використання водневих сумішей в регіональних мережах. У компанії вже мають перші результати, проте попереду тривалі випробування в полігонних та лабораторних умовах. Варто зазначити, що левова частка бюджету експерименту витрачається на наукову складову, до якої компанія долучила провідні науково-дослідні установи України.

За оцінкою голови Експертної Ради з питань розвитку газової промисловості та ринку природного газу Леоніда Уніговського, використання розподільних мереж для водневих сумішей є насправді реальним. Питання полягає у визначенні концентрації водню в сумішах і необхідних заходах для підвищення безпеки. Також важливою є розробка нормативних документів для дозволу реалізації цього в Україні, відзначаючи, що застосування таких змішаних газів можливе не раніше ніж у 2026-2027 роках.

Вже зараз зрозуміло, що на сумішах з низькою концентрацією до 5% проблем виникати не повинно. При концентрації водню на рівні 20-30% можуть з’явитися специфічні проблеми, що потребують додаткових заходів. Європейський досвід свідчить, що більшість мереж можуть нормально функціонувати при концентраціях водню до 10-20%.

Але як себе поведуть українські мережі за існуючого рівня зносу – це питання, на яке потрібно отримати відповідь, щоб оцінити, яку модернізацію потребують газові мережі, не лише регіональні, але й магістральні. Якщо серйозно ставитися до питання використання транзитного потенціалу української ГТС для передачі водню, то ця відповідь є необхідною. Проте поки ніхто, окрім приватного оператора ГРМ, не звітував про практичні випробування водню в Україні.

В науково-технічні дослідження також зацікавлений Оператор ГТС України, який нещодавно оголосив, що проводить консультації з дослідницькими інститутами і компаніями перед запуском програми з вивчення впливу водневих сумішей на магістральні газопроводи та газотранспортну інфраструктуру. Випробування заплановані на 2021-2022 роки.

Згадуючи, як кілька років тому обговорення можливості передачі водню через українські труби викликало лише іронічну реакцію у багатьох представників галузі. І хоча кількість скептиків все ще залишилася значною, сьогодні про цю тему говорять цілком серйозно. Чи матиме це реальне впровадження в Україні, коли саме і в якій формі – це поки залишається складним питанням.

Однак, на користь розвитку саме транспортування водню через трубопроводи замість перевезення у резервуарах, говорить хоча б порівняння вартості логістики. Як зазначено у матеріалах Bloomberg NEF, якщо не використовувати трубопроводи для передачі водню, транспортні витрати, включаючи перетворення, зберігання тощо, можуть втричі перевищувати витрати на виробництво водню.

Темпи впровадження водню залежать від економічних факторів

Ігор Петрик вважає зацікавленість України у приєднанні до європейських процесів абсолютно виправданою, зауваживши, що швидкість впровадження технологій використання “зеленого” водню та синтетичних газів залежатиме від двох основних факторів: собівартості виробництва цих газів і наявності або створення інфраструктури для їх використання.

“Очевидно, що ключовим активом може стати газотранспортна система, орієнтована на Європу, – відзначив фахівець. – Проте не зовсім зрозуміло, коли собівартість і обсяг енергії з відновлювальних джерел в Україні стануть конкурентоспроможними на європейському ринку “зеленого” водню, враховуючи поточну ситуацію з інвестиціями у ВДЕ”. Він уточнив, що йдеться про “зелений” водень, а не той, що може бути виготовлений за допомогою ядерної енергії.

Оскільки собівартість “зеленого” водню безпосередньо залежить від вартості відновлюваної енергії, фахівець Wärtisilä підкреслює, що на сьогодні за електроенергію з відновлювальних джерел в Україні платять за “зеленим” тарифом, тому ціна є дуже високою. У США, де відновлювана енергія одна з найдешевших у світі, очікується, що собівартість “зеленого” водню зрівняється з вартістю природного газу до 2030 року.

На думку експерта DIXI Group Богдана Серебреннікова, в Україні з “зеленим воднем” буде значно складніше: “Нині “зелений” тариф є високим, а моделі аукціонів чи інші економічні механізми підтримки ВДЕ ще не запроваджені. Також є значні технічні проблеми з інтеграцією нових потужностей ВДЕ в енергосистему та поточні фінансові труднощі у розрахунках з виробниками за “зеленим” тарифом.” Тому, за його оцінкою, найбільш реальним наразі є виробництво водню за рахунок електричної енергії з атомних станцій. Проте залишається відкритим питання, чи приймуть це в ЄС.

Водневі технології є ринково неконкурентоспроможними в порівнянні з іншими традиційними та відновлювальними джерелами енергії через відносно високу собівартість виробництва водню та певні технічні нюанси, зазначив Серебренніков. “Великомасштабне виробництво і використання водню лише досліджуються та тестуються в ЄС та світі”, – додав він.

Експерт переконаний, що розвиток водневої енергетики в Україні, найімовірніше, залежатиме від готовності та фінансової підтримки з боку ЄС. “Якщо основним ринком збуту водню, який теоретично вироблятиметься в Україні, буде Європейський Союз, то ймовірність створення потужностей для його виробництва та модернізації інфраструктури для зберігання і транспортування значно підвищиться.” Він також підкреслив важливість для України бути в тренді водневої енергетики, оскільки прогнозується, що майбутній ринок водню буде великим. Це дозволить залучити серйозні міжнародні інвестиції та створити нові робочі місця у цій перспективній галузі.

Водень як паливо для транспорту

На думку президента енергетичної асоціації “Український воднева рада” Олександра Рєпкіна, практичне використання водню в Україні розпочнеться з транспортної інфраструктури та металургійної промисловості. “Муніципальний та приватний транспорт вже серійно випускаються. Необхідна лише інфраструктура – заправні станції та сервіс, – пояснив керівник асоціації. – В це потрібно інвестувати.” Говорячи про розвиток технологій, він навів приклад: вартість сонячних панелей за шість років знизилася в 6-7 разів, а їх ефективність зросла вдвічі.

Приклади змін в автопальному секторі наводить економічний експерт Ігор Ляшенко: “Якщо порівняти водень з газом, то ще років пятнадцять тому в Києві кількість газових заправок була дуже незначною, і ніхто не підозрював, що пропан-бутан стане одним із найпопулярніших видів пального”, – зауважив він. Експерт нагадав, як згодом подорожчання пального зробило вигідним встановлення газобалонного обладнання на автотранспорт, і ринок сам вирішив цю проблему.

“Так само й з воднем: як тільки його використання як пального стане безпечним, а його ціна у порівнянні з іншими засобами транспорту стане конкурентоспроможною – ми побачимо, як водневі заправки з’являться у величезній кількості”, - заявив Ляшенко. За думкою керівника “Української водневої ради” Олександра Рєпкіна, використання водневих технологій у транспорті значно ближче, ніж здається.

Кліматичні зміни та економіка – два в одному

Богдан Серебренніков зазначив, основним фактором розвитку водневої енергетики є не стільки економічні причини, скільки боротьба зі змінами клімату та ефективна екологія. “Тому в ЄС та в інших розвинених країнах, таких як США та Японія, в даний час активно тривають дослідження в цій галузі”, – зазначив він.

“Сьогодні екологічні питання виходять на перший план, – наголосив Рєпкін. – Світові лідери інвестують величезні кошти в удосконалення водневих технологій. Незабаром ми побачимо зниження цін на обладнання та збільшення його ефективності.”

При цьому, як підкреслив Серебренніков, кліматична політика ЄС передбачає збільшення фіскального навантаження на традиційні енергетичні джерела з високими викидами СО2. Це призведе до їх здорожчання, що, у свою чергу, підвищить конкурентоспроможність відновлювальної енергетики. “Для третіх країн планується запровадити “вуглецевий” митний збір, що негативно позначиться на конкурентоспроможності товарів з країн з вуглецевомісткою економікою на ринку ЄС”, – пояснив експерт.

На думку Олександра Рєпкіна, українські металургійні компанії вже працюють над переходом на водень в контексті європейських директив, які обумовлюють зменшення викидів та можливість введення додаткового мита на кордоні ЄС для товарів, які не мають сертифіката “зеленого” виробництва, зокрема для металу.

Складнощі тут стосуватимуться не стільки протиставлення економічних та екологічних аспектів, скільки їхньої синергії: через вказані економічні інструменти очікуються кроки на шляху до уповільнення змін клімату. Воднева енергетика має великий потенціал для розвитку безвикидної економіки.

“Часові рамки розвитку водневої енергетики в Україні залежать від декількох факторів - перш за все, від досліджень технічних можливостей безпечного транспортування та зберігання водню в існуючій інфраструктурі, а також її модернізації,” резюмував Серебренніков. Серед важливих моментів розвитку він також навів необхідність внесення змін до законодавства, створення фінансових моделей та інтеграції даних технологій на ринку.

Проте ключовим моментом, на його думку, залишається міжнародна підтримка, зокрема інвестиції з боку ЄС, оскільки внутрішній ринок водню в Україні поки що далекий від реальної діяльності, знаходячись лише на етапі обговорення та намірів. За оцінкою експерта, це вже позитивний сигнал, оскільки Україні важливо не давати зрозуміти ЄС, що вона залишається “у грі”.

Олеся Натха

Спеціально для “Української енергетики”

Теги:воднева інфраструктураводнева енергетикаводеньПоділитись