«Зеленый» водород для Украины и стран Евросоюза

Information
[-]

Водород - технология будущего

Интерес к водородной энергетике в последние годы зашкаливает, именно ее зачастую называют энергетикой будущего и главным козырем в борьбе с климатическими изменениями. А Украину видят чуть ли не главным поставщиком «зеленого» водорода в Европу. Радужные перспективы, если не углубляться в детали.

По сути, нынешний тренд — это «вторая волна» создания водородной энергетической отрасли, отмечает ZN.ua. Сама концепция замены ископаемых и углеводородных топлив водородом сформировалась в середине 70-х годов прошлого столетия. Правда, тогда ее реализация основывалась на применении высокотемпературного (порядка 700–900°С) газового теплоносителя ядерных реакторов, эксплуатация которых несла понятные риски, и идея «не взлетела». Сейчас же рост возобновляемой энергетики заставил мир снова взглянуть на водород уже под другим углом.

Известная особенность работы энергетических систем — неравномерность нагрузки сети в течение суток. Эта проблема решается посредством аккумулирования, в основном за счет использования гидроаккумулирующих электростанций, ГАЭС (более 96% всей мировой емкости хранения электроэнергии — 184 ГВт установленной мощности). Но в возобновляемой энергетике появляется дополнительная проблема — нестабильность самих вырабатываемых мощностей из-за изменения погодных условий, а также разницы между пиками потребления и выработки. До выработки объектами ВИЭ определенных объемов электроэнергии указанная нестабильность перекрывается существующими системами гидроаккумулирования, однако при увеличении этих объемов, назовем их «излишками», возникает необходимость сооружения дополнительных энергетических объектов, сглаживающих указанную нестабильность. 

Да и что делать с излишками электроэнергии, вырабатываемыми с применением ВИЭ? А они, как показало время, могут быть значительными, особенно если есть стимул — «зеленый» тариф. Наиболее приемлемым решением стало использование выработанной объектами ВИЭ электроэнергии для получения водорода электролизом воды — практически неисчерпаемого сырьевого источника, да еще и «зеленого», согласно общепринятой терминологии. 

Получается, идеология «зеленого» водорода в значительной мере сформировалась как следствие масштабного сооружения ветровых и солнечных электростанций и возникших проблем с применением в энергосистемах полных объемов выработанной электроэнергии. Иначе трудно объяснить необходимость создания непростых систем получения водорода, организации инфраструктуры его доставки и дальнейшего применения (а это отдельная тема для дискуссии), — и все это вместо непосредственного использования выработанной «зеленой» электроэнергии для эффективного замещения ископаемых и углеводородных топлив, что в полной мере соответствует положениям Парижского соглашения о развитии безуглеродной энергетики. 

Оценим некоторые аспекты производства «зеленого» водорода. Реализация Водородной стратегии Евросоюза предусматривает производство к уже недалекому 2024 году 1 млн тонн электролизного водорода, что потребует установки электролизеров мощностью 6ГВт. К 2030 году планируется увеличить этот показатель до 10 млн тонн и, соответственно, установить электролизеры общей мощностью 60 ГВт. При стоимости электролизера порядка 0,5 млн евро за 1 МВт потребляемой электроэнергии это 3 и 30 млрд евро соответственно. Здесь, разумеется, и соответствующая реакция производителей электролизеров на указанные запросы. Например, в Германии, уже известной своими масштабными разработками в этой области, европейская компания Enapter объявила о своей готовности производить 100 тысяч электролизеров в год на своей новой площадке в этой стране. Среди крупных производителей электролизеров британская ITM Power и норвежская NEL. 

Любопытно, что у таких крупнейших производителей электролизеров, как Германия и Англия, достигнуты рекордные в мире показатели по удельному весу электроэнергии, вырабатываемой ВИЭ, в общем объеме ее производства. К окончанию 2019 года эти показатели составили 36,6 и 35,0% соответственно, или 224,1 и 113,3 млрд кВт∙ч (Statistical review of world energy 2020/69). Не наталкивает ли это на определенные размышления? 

В настоящее время активно обсуждаются перспективы Украины как одного из главных поставщиков «зеленого» водорода в Европу. При этом предполагается размещение к 2030 году мощностей по его производству в 9,8 ГВт, разумеется, электролизом. Почему в нашей стране? Это ведь потребует строительства новых и значительных по мощности объектов ВИЭ. И еще один немаловажный фактор: у нас ведь не побережье Северного моря с незатихающими ветрами, и мы не Испания по количеству солнечных дней. Эффективность использования установленных мощностей ветро- и солнечной энергетики у нас составляет 13%. Зато Украина оплачивает самый высокий «зеленый» тариф на континенте и в этом плане является весьма привлекательной для отечественных и, что важно, иностранных инвесторов. 

Какая у нас ситуация? По состоянию на начало 2020 года нашими ветро- и электростанциями вырабатывалось около 5 млрд кВт∙ч электроэнергии. Применение этого объема в энергетической системе страны обеспечивает экономию порядка 200 млн долл. за счет уменьшения закупок угля (антрацита). Представим, что вся эта электроэнергия используется для получения «зеленого» водорода. Тогда при затратах электроэнергии в электролизерах на получение 1 м3 водорода в 4,6 кВт∙ч получим 1,1 млрд кубометров. При пересчете на природный газ (по калорийности, если направлять в газотранспортную трубу) получится 355 млн кубометров и выигрыш в 106,5 млн долл. Но это ведь не все. Надо закупить электролизеры, а это более 400 млн евро только на их приобретение, не говоря о затратах на инфраструктуру. А если это водородные трубопроводы, то затраты несоизмеримо выше. И возникает вопрос: зачем? Развитие этих технологий потребует от нас в разы больших инвестиций, чем предполагаемая экономия после замены газа водородом. Ответ — интерес зарубежных компаний, желающих продать нам электролизеры. 

Есть и другие детали: европейские 9,8 ГВт с учетом 13% их использования — это порядка 260 тыс. тонн водорода. Получение одной тонны водорода электролизом — это 9 тонн дистиллированной воды (или около 20 тонн заборной из наших водоемов), а на круг — это более полумиллиона тонн, есть о чем задуматься. Ведь вода давно стала дефицитным ресурсом в мире, да и в Украине. Так как же быть? Есть два пути: расширять строительство объектов ВИЭ для обеспечения европейских и отечественных заказчиков «зеленым» водородом или обеспечивать отечественные энергосистемы безуглеродной электроэнергией. 

Будем исходить из национальных интересов. В соответствии с данными Госэнергоэффективности, наша энергосистема может использовать максимум 7 ГВт электроэнергии, выработанной объектами ВИЭ, что обеспечивается существующими системами гидроаккумулирования (и это без учета набирающей мощности Днестровской ГАЭС). В первом полугодии 2021-го установленная мощность объектов ВИЭ составила 9,2 ГВт (увеличилась на 8,3%!). При коэффициенте использования 13% это 1,19 ГВт реально производимой электроэнергии. То есть у нас есть значительные возможности для дальнейшего увеличения мощностей безуглеродной энергетики. Чему в значительной мере способствует и наличие разветвленной системы ЛЭП в Украине.

Но означает ли все сказанное, что нам не следует активно включаться в европейскую «зеленую» водородную эпопею? Отнюдь нет. Но в каком направлении? В Европе проводятся активные разработки по применению водорода в промышленности и коммунальном секторе. Согласитесь, это очень перспективные направления, да и инвестиционные потребности в таком случае будет с кем разделить.

Например, масштабный эксперимент уже готовят в Великобритании. В Шотландии около 300 домов в округе Файф бесплатно к концу 2020 года были оснащены водородными топливными котлами и бойлерами. Вот она, энергомодернизация — наша давняя мечта! В нашей стране есть и коммунальные предприятия, и промышленные структуры, заинтересованные в автономном обеспечении водородом как альтернативным источником энергии. Даже первопроходцы уже имеются, например, Полтавский ГОК рассматривает возможности установки солнечной электростанции на территории отвалов отходов обогащения железной руды.

В июле текущего года ведущие научно-исследовательские учреждения Украины в сфере производства, транспорта и использования водорода и газоводородных смесей создали научно-исследовательский концерн «ГИДРОГЕН». Его деятельность направлена на проведение и координацию исследований по изучению влияния водорода при его применении в оборудовании, элементах и материалах газопроводов, а также на исследование аспектов использования газоводородных смесей в бытовых газовых устройствах.

В Институте газа НАНУ в разные годы выполнялись значительные разработки по использованию водородсодерджащих газов (нефтепереработки, коксового) в промышленных печах. Создан Центр водородных технологий, проводятся исследования транспортировки и хранения водорода в трубопроводах, получены интересные результаты по исследованию сжигания смесей природного газа и водорода в бытовых газовых устройствах. База есть. Осталось с умом ею распорядиться.

Автор Борис Ильенко, ученый секретарь Института газа НАН Украины;  опубликовано в издании ZN.ua

http://argumentua.com/stati/zelenyi-vodorod-dlya-ukrainy-likbez

***

Комментарий. Украинский водород для Европы: видение будущего или мыльный пузырь? 

Операторы украинских газопроводов, которые вскоре могут потерять транзит российского газа, вынашивают планы транспортировать водород. Каковы шансы Украины стать крупным экспортером "зеленого" топлива?

Пока политики спорят, нужен ли Германии только что достроенный газопровод "Северный поток - 2", немецкие операторы газовых сетей уже готовятся к завершению газовой эры. К 2040 году, согласно стратегии, представленной в этом году объединением 23 ведущих компаний Европы в сфере энергетической инфраструктуры, на континенте должна появиться сеть водородных трубопроводов. Частью этих планов является и Украина.

Центральноевропейский водородный коридор 

23 сентября Оператор газотранспортной системы Украины (ОГТСУ), а также транспортеры газа из Германии (OGE), Чехии (NET4GAS) и Словакии (EUSTREAM) объявили о планах создать Центральноевропейский водородный коридор, который соединит Украину и юг Германии. Согласно экспертным прогнозам, Германия через несколько десятилетий станет главным рынком "зеленого" водорода в Европе. Речь идет об экологически чистом топливе, полученном путем электролиза воды с применением электроэнергии, произведенной из возобновляемых источников. Внутреннее производство "зеленого" водорода в Германии сможет покрыть лишь треть спроса в 2045 году, прогнозирует, в частности, берлинский Фонд климатической нейтральности (Stiftung Klimaneutralität). Остальное придется импортировать. Участники нового трубопроводного консорциума надеются, что одним из главных поставщиков станет Украина.

Переход именно на "зеленый" водород необходим для реализации стратегии Европейского Союза, предусматривающей полный отказ от ископаемых видов топлива к 2050 году. "Чтобы перейти на водород к 2040 или 2050 году, нужно начинать подготовку инфраструктуры уже сегодня", - отметил в интервью DW директор баварского оператора газовых сетей Bayernets GmbH Рихард Унтерзеер (Richard Unterseer). Его компания присоединилась к консорциуму, чтобы после завершения эпохи природного газа гарантировать обеспечение украинским водородом - прежде всего, промышленных центров на юго-востоке Баварии.

Консорциум поставил себе цель начать промышленные поставки водорода из Украины в Германию и другие страны Центральной Европы уже с 2030 года. А поставляться топливо должно по трубопроводам, которые вскоре могут оказаться частично или полностью ненужными из-за сокращения транзита российского газа по территории Украины и Словакии.

Подходят ли для водорода существующие газопроводы? 

До недавнего времени в экспертных кругах высказывались сомнения, что удастся использовать стальные трубы магистральных газопроводов для транспортировки водорода. Рихард Унтерзеер этого скепсиса не разделяет. По его словам, все обычные стальные трубы в европейских газопроводах можно использовать для транспортировки водорода. "Сети можно переоборудовать. Только использовать их можно будет не под максимальным давлением. Давление придется снизить. Проблема в том, что от перепадов давления сталь может быть повреждена. Если снизить давление, это поможет избежать значительных перепадов", - объясняет менеджер оператора баварских газовых сетей.

По словам Унтерзеера, переоборудование существующих сетей, впрочем, будет удовольствием недешевым. Придется заново оборудовать насосные станции, построить новые компрессорные станции и частично заменить арматуру.

Строительство водородной инфраструктуры - не за горами 

Bayernets планирует уже через 3-4 года перевести с природного газа на водород первый участок в своей сети газопроводов. Начало будет скромным: будут переоборудованы сначала 14 километров газопровода из в общей сложности более 1600 километров, которые находятся в управлении баварской компании. Речь идет о нити, которая соединит завод по производству водорода и промышленный кластер вблизи города Бургхаузен. "Это будет моментом зарождения будущего водородного трубопровода из Украины через Словакию и Австрию в Баварию. Бургхаузен является частью "баварского химического треугольника" - это третий по величине промышленный парк Германии. Ему нужен водород, чтобы этот промышленный центр существовал и в дальнейшем", - отмечает Рихард Унтерзеер.

Первые результаты научных исследований пригодности стальных газовых труб для водорода, на которые ссылается Унтерзеер, являются лишь предварительными. Они, как отмечается на странице Немецкого профессионального объединения газа и водорода (DVGW), проводились в статических лабораторных условиях, а для более точных результатов нужны испытания на практике. Первый исследовательский проект в практических условиях совсем недавно был одобрен Федеральным министерством образования и науки. Как сообщили DW в ведомстве, результатов практических испытаний ожидают через четыре года.

Сколько будет стоить водород, и где его столько взять? 

Килограмм водорода в Германии сейчас стоит 4-6 евро. Это в два-три раза дороже, чем нынешняя стоимость газа в пересчете на содержание энергии на кубометр, подсчитал Рихард Унтерзеер. А к этому следует добавить еще и 21 цент за килограмм на тысячу километров транспортных расходов, как подсчитали авторы нынешнего экспертного отчета Extending the European Hydrogen Backbone.

Надежды на рентабельность торговли водородом базируются на оптимистичных прогнозах представителей водородной отрасли, согласно которым цена этого топлива благодаря повышению эффективности производства через несколько десятилетий упадет до уровня в 1-2 евро за килограмм. "Да, это топливо будет дороже, чем газ сейчас. Но дешевле, чем будет стоить газ в будущем, с учетом налогов на выбросы углерода и других сборов", - объясняет Рихард Унтерзеер.

Скромные мегаватты из возобновляемых источников 

Каковы расчеты себестоимости производства "зеленого" водорода в Украине, неизвестно. "Это коммерческая тайна", - отметил в беседе с DW заместитель генерального директора львовской компании "Эко-Оптима" Степан Козицкий. Как участник нового "водородного" консорциума эта компания в будущем должна стать поставщицей "зеленого" водорода в страны Центральной Европы. "Мы планируем построить производственные мощности на 100 мегаватт электролиза. Для этого нам нужно 300 миллионов евро инвестиций. Надеемся найти эти средства в европейских банках и учреждениях с помощью партнеров по консорциуму", - рассказывает Козицкий.

Треть инвестиций должна пойти на развитие мощностей "Эко-Оптимы" по производству электроэнергии из возобновляемых источников. Пока у компании нет даже достаточных энергомощностей для анонсированных 100 мегаватт электролиза. Для этого нужно 300 мегаватт "зеленой" электроэнергии, а суммарная мощность солнечных и ветровых электростанций "Эко-Оптимы" во Львовской и Ивано-Франковской областях составляет 160 мегаватт.

Водород не спасет "Трансгаз" 

Если смотреть на это в масштабах Центральноевропейского водородного коридора и его потенциальных мощностей после вероятной потери транзита российского газа, то это - капля в море. По подсчетам эксперта брюссельского аналитического центра Bruegel Георга Цахмана (Georg Zachmann), чтобы заполнить украинско-словацкую ветку трубопровода "Трансгаз" водородом на экспорт Украине нужно создать мощности по производству этого топлива в 35 гигаватт. А это в 350 раз больше, чем планирует производить "Эко-Оптима".

Кроме того, чтобы наполнить "Трансгаз" водородом, нужно 100 гигаватт мощностей по производству "зеленой" энергии, подсчитал Цахман. Сейчас, по данным Госэнергоэффективности, все "зеленые" электростанции в Украине имеют мощность лишь в 13 гигаватт, а национальная стратегия развития возобновляемой энергетики предусматривает, что к 2035 году эти мощности вырастут лишь до 22 гигаватт.

Георг Цахман в беседе с DW признался, что в ближайшем будущем не видит экономической целесообразности масштабных инвестиций в переоборудование магистральных газопроводов под водород, ведь это топливо в Украине будет дороже, чем в Германии. "В Украине дороже устанавливать ветровые электростанции, ведь инвесторам приходится брать дорогие кредиты. Здесь больше проблем с коррупцией, а также правовая неопределенность. По той же причине в Украине будет дороже строить установки для электролиза, а затем водород еще надо будет транспортировать через несколько стран", - отмечает эксперт.

Брюссельский аналитик убежден, что более рационально будет экспортировать в Евросоюз украинскую "зеленую" электроэнергию, которой в Германии может не хватить для производства водорода. Так что лучше бы европейские партнеры сконцентрировались на поддержке развития "зеленой" энергетики в Украине, считает Цахман. "Нужны кредиты для новых станций, кредиты на создание маневренных мощностей в украинской энергосистеме, в частности, за счет модернизации гидроэлектростанций. Надо также поддержать Украину на пути интеграции в европейские энергосети", - отмечает эксперт.

Однако главное, полагает Георг Цахман - привязать помощь ЕС к реформе регулирования украинского энергосектора. "Иначе это выброшенные деньги", - констатирует аналитик. По его словам, нет смысла вкладывать деньги в энергосистему в нынешнем виде, когда из нее исчезают деньги - из-за завышенной стоимости тепловой энергии, из-за завышенных тарифов на услуги распределительных сетей и заниженных тарифов для потребителей.

Автор Евгений Тейзе

https://p.dw.com/p/419I1


About the author
[-]

Author: Борис Ильенко, Евгений Тейзе

Source: argumentua.com

Added:   venjamin.tolstonog


Date: 18.10.2021. Views: 37

zagluwka
advanced
Submit
Back to homepage
Beta