Facebook Pixel

Воднева енергетика: чим міжнародний досвід може допомогти Україні

У січні 2024 року у Міненерго на засіданні робочої групи представило проєкт Водневої стратегії України до 2050 року. Робота над документом продовжується, його розробляють з урахуванням пропозицій учасників ринку та наукових установ, він містить дорожню карту реалізації стратегічних цілей та план реалізації.

Розвитку водневої енергетики в останні роки приділяють велику увагу в ЄС, це важлива частина задекларованого «зеленого енергетичного переходу». Україну розглядають як одного із пріоритетних партнерів ЄС у майбутній водневій економіці. 2021 року Міненерго України приєдналося до Європейського альянсу чистого водню. Також до нього приєдналися «Енергоатом» та «Оператор ГТС України».

Вважається, що переобладнання газотранспортної мережі та сховищ для зберігання водню дозволить Україні зберегти своє значення як країни-транзитера енергоресурсів після зниження ролі природного газу (метану). До 2022 року багато говорили і про те, що Україна має великий потенціал з виробництва водню.

Однак широке використання водню як джерела енергії неможливе без кардинальної організаційної та технічної перебудови галузі. Для водню необхідні нові технології отримання, транспортування, переробки. Щодо них поки що немає відпрацьованих та загальноприйнятих підходів, тривають дискусії фахівців з багатьох питань, включаючи базовий: «Чи виправдовують очікувану вигоду витрати на перехід до водню як джерела енергії?». Водночас рух до водню в ЄС продовжується, розробляються технології та нормативні акти, реалізуються проєкти.

The Page зібрало інформацію про нинішній стан водневої енергетики.

Які проєкти водневої енергетики вже реалізуються

Станом на листопад 2023 року у світі анонсували не менше 1 тис. проєктів у галузі водневої енергетики на загальну суму $320 млрд. Проте менш як 10% з них дійшли до стадії ухвалення остаточного інвестиційного рішення. Нестача технологій є головною причиною затримок та скасування водневих проєктів.

Не всі ці проєкти спрямовані на отримання електроенергії, що передається в мережу загального користування. Багато зусиль спрямовано на те, щоби впровадити водень в автомобілі. Насамперед, йдеться про створення так званих паливних елементів, які без спалювання одразу отримують електроенергію з водню, та про спалювання водню у двигунах внутрішнього згоряння. Такі проєкти ми у цій статті не розглядаємо.

Оскільки проблеми водневої енергетики досить складні, у цій сфері розвивається міжнародне співробітництво. ФРН та Нідерланди націлені на співпрацю для прискореного створення так званого водневого коридору, який передбачає розвиток технологій, проєктів, інфраструктури. Влада Нідерландів позиціонує країну як ключового гравця в галузі відновлюваної енергетики та водневих технологій, який спроможний створити життєздатний національний хаб для енергетичного переходу та зробити внесок у формування європейського водневого ринку. Німеччина націлена на імпорт водню, зниження викидів вуглекислого газу промисловістю.

У лютому 2024 року Мінекономіки Німеччини повідомило, що планує перехід на водень газових електростанцій у країні з 2035 до 2042 року. Уряд для такого переходу погодив субсидії на суму 16 млрд євро. Найближчим часом проведуть тендер на будівництво чотирьох водневих електростанцій сукупною потужністю до 10 ГВт.

Як виробляється водень

Найдешевшими способами виробництва водню є конверсія газу і газифікація вугілля, найдорожчим – електроліз (розкладання води під впливом електричного струму). Водень також можна видобувати із землі, як природний газ чи нафту.

Залежно від варіанта одержання водню дають різні колірні визначення:

  • «зелений» виробляється шляхом електролізу з використанням «зеленої» електроенергії;
  • «жовтий» (або помаранчевий) – шляхом електролізу з використанням електроенергії АЕС;
  • «сірий» – шляхом парової конверсії метану. Зараз це основна технологія виробництва водню, на неї припадає понад 70%;
  • «блакитний» – шляхом парової конверсії метану, але за умови уловлювання та зберігання вуглецю, що дає скорочення викидів приблизно вдвічі. Цей вид одержання водню дуже дорогий;
  • «коричневий» (бурий) – з вугілля;
  • «бірюзовий» – одержують розкладанням метану на водень та твердий вуглець шляхом піролізу;
  • «смарагдовий» – шляхом розкладання біометану та природного газу за допомогою термоплазмового електролізу;
  • «білий» (природний, золотий, геологічний) водень видобувається із землі.

Які перспективи видобутку водню із землі

У грудні 2023 року Міністерство енергетичного переходу Франції вперше видало дозвіл на розвідку родовищ природного водню. Площа території, на якій проводитимуть розвідку, становить 225 кв. км.

Запаси водню можуть забезпечити світ енергією на сотні років, повідомила у лютому Геологічна служба США (U.S. Geological Survey). Згідно з її дослідженням, світові запаси водню в підземних джерелах сягають 5 трлн тонн.

«Основна частина водню, швидше за все, недоступна для розробки, але навіть якщо витягти кілька відсотків, цього буде достатньо для задоволення всіх очікуваних потреб – 500 млн тонн на рік – на сотні років», – йдеться у звіті.

Колірні визначення водню

Колірні визначення водню

Геологи відкривають родовища природного водню у різних частинах планети. У лютому повідомили про виявлення джерела водню з дебітом не менше 200 тонн на рік на хромітовій копальні в Албанії. Американська Natural Hydrogen Energy пробурила розвідувальну свердловину в Небрасці і розраховує за кілька років вийти на промисловий видобуток.

Перший природний водень видобули у селі Буракебугу у Малі. З 2012 року з розташованої там свердловини без послаблення тиску надходить практично чистий водень.

Чим пояснюється інтерес до водню

Водень розглядається насамперед як екологічно чистий енергоносій (при згорянні утворюється лише вода). Крім того, його енергоємність значно вища, ніж палива, що нині використовується.

До розвитку водневих технологій привів, насамперед, зростаючий тиск кліматичного порядку денного. Країни, які прагнуть збільшувати споживання водню, розглядають або екологічно чисті способи його виробництва у себе, або імпорт. Однак якщо водень імпортувати, то викиди сполук вуглецю, одержувані в процесі виробництва, будуть здійснені країною-виробником.

Глобального ринку водню наразі немає. Це пов'язано насамперед із технологічними складнощами. Водень дуже складно та дорого виробляти та транспортувати. Нині найчастіше виробництво водню географічно поєднане з його споживанням, наприклад, у межах одного промислового підприємства.

Чому водень складно використовувати в енергетиці

Водень зараз – це один із найдорожчих енергоносіїв, оскільки його виробництво у будь-який спосіб потребує великих витрат енергії. Крім того, зберігати та транспортувати його набагато складніше, а значить, і дорожче, ніж інші енергоносії.

Для вирішення проблеми транспортування водню розробляють технологію захисту трубопроводів від водневого крихтіння (руйнування через проникнення водню до металу). Існуючі трубопроводи для транспортування чистого водню використовувати не можна, лише у невеликих концентраціях (до 20%) у суміші із природним газом.

Цю суміш можна спалювати в існуючих енергетичних установках. За більш високої концентрації водню потрібні нові конструкції.

***

Резюмуючи, можна сказати, що Україна має перспективи вписатися у водневий перехід і стати помітним гравцем галузі. Допоможе, зокрема, те, що до повномасштабної війни влада ФРН неодноразово заявляла, що розглядає Україну як постачальника водню і готова фінансувати відповідні роботи.

Приєднуйтесь до нас в соцмережах!
Подякувати 🎉