«Зеленый» водород. Ликбез для Украины

02 октября, 2021, 17:00 Распечатать
Отправить
Отправить

Есть ли для нас место в энергетике будущего?

«Зеленый» водород. Ликбез для Украины
© pixabay.com

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. 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. 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 НАН Украины 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 разрабатывается. Важно с умом ею распорядиться.

Все статьи Бориса Ильенко читайте здесь.

По материалам: ZN.UA /
Оставайтесь в курсе последних событий! Подписывайтесь на наш канал в Telegram
Заметили ошибку?
Пожалуйста, выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter или Отправить ошибку
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Текст содержит недопустимые символы
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Осталось символов: 2000
Отправить комментарий
Последний Первый Популярный Всего комментариев: 0
Показать больше комментариев
Пожалуйста выберите один или несколько пунктов (до 3 шт.) которые по Вашему мнению определяет этот коментарий.
Пожалуйста выберите один или больше пунктов
Нецензурная лексика, ругань Флуд Нарушение действующего законодательства Украины Оскорбление участников дискуссии Реклама Разжигание розни Признаки троллинга и провокации Другая причина Отмена Отправить жалобу ОК