Вместо ископаемых видов топлива — экологически дружественный водород. Идея заменить вредные для природы уголь, нефть и другие распространенные ныне виды энергоресурсов на зеленый водород набирает обороты.
Несмотря на всю свою опасность и дороговизну, топливо будущего, а именно так окрестили водород на Западе, может навсегда изменить мировую энергетику, в том числе и украинскую. Именно нашу страну в ЕС рассматривают как перспективного производителя и поставщика водорода. Однако в последнее время эту идею подают в контексте Северного потока-2.
Мол, зачем Украине транзит газа, если можно транспортировать водород. Впрочем, как оказалось, без одного не будет другого. Чем водород действительно может быть полезен Украине, а что – лишь сладкие обещания или несбыточные мечты? Факты ICTV исследовали наши водородные перспективы.
Зеленый курс
С обострением климатического кризиса планета стремится перейти на экологическую энергию и достичь нейтральных выбросов парниковых газов. Уже в конце октября в шотландском Глазго мировое сообщество соберется на климатический саммит ООН.
Здесь должны разработать практическую дорожную карту для воплощения Парижского соглашения, которое предусматривает уменьшение выбросов диоксида углерода с 2020 года.
К середине века ведущие страны хотят отказаться от использования ископаемого топлива и перейти на возобновляемые источники энергии. Сейчас, по данным агентства Bloomberg, доля ветровой и солнечной энергии в мировом производстве составляет всего 2%. И при наиболее благоприятном сценарии должен вырасти до 15% в 2030 году.
Одной из потенциальных форм чистой энергии и водород. Его можно использовать и как источник питания для тяжелой промышленности, и как топливо для крупных транспортных средств – вроде самолетов или кораблей.
В будущем водород может войти в нашу повседневную жизнь. Впрочем, уже сейчас его производство вызывает немало противоречий.
Все цвета водорода
Водород — наиболее распространенный химический элемент во Вселенной. Именно он является основой звезд, в том числе и нашего Солнца. На Земле водород также есть — в составе воды, растений, животных, ископаемого топлива и тому подобное. Однако его не встретишь в природе в чистом виде.
Для того, чтобы получить чистый водород, его надо отделить от других молекул путем процессов, которые нуждаются в энергии. Но в конце концов мы получаем почти идеальное топливо. Ведь при сжигании водород дает много энергии, но не выделяет СО2, поэтому имеет высокий потенциал для декарбонизации мировой экономики.
Водород по методу производства разделяют на несколько цветов.
Самым грязным считается черный или бурый водород, произведенный из угля. Ведь такой процесс производства сопровождается значительными выбросами парниковых газов.
Желтым называют водород, полученный во время процесса электролиза (под действием тока воду расщепляют на кислород и водород) с использованием электроэнергии атомных станций. Больше всего в Европе его производство продвигает Франция, где значительное количество энергии производят АЭС.
Серый в настоящее время является наиболее распространенной формой водорода. Его производят из природного газа. Чаще всего такой водород используют в химической промышленности для производства удобрений и переработки нефти. Он относительно дешев, однако такое производство тоже дает значительные выбросы диоксида углерода.
Голубой водород образуется из газа так же, как и серый. Однако выбросы СО2 при этом улавливают и они не попадают в атмосферу. Поэтому голубой водород описывают как газ с низким уровнем загрязнения. В его производстве одной из наиболее заинтересованных стран является Россия.
Впрочем, ученые Корнелльского и Стэнфордского университетов изучили производство голубого водорода и пришли к выводу, что этот процесс создает больше парниковых выбросов, чем прямое сжигание газа, нефти и угля.
— Его производство на 20% грязнее газа и на 60% — дизельного топлива, — говорится в исследовании Energy Science&Engineering.
Самой чистой, но в то же время самой дорогой формой является зеленый водород, который производят путем электролиза из солнечной и ветровой энергии. Именно за его использованием специалисты видят будущее мировой экономики. И украинской в частности.
Водородный потенциал Украины
— Украине надо сосредоточиться на зеленом водороде, потому что это хорошая стратегия. Вы можете производить много зеленого водорода для ваших собственных нужд. А также для экспорта в Европу через свою газотранспортную систему, — отмечает Ганс-Йозеф Фелл, экономический эксперт и президент Energy Watch Group.
Летом 2020 года в ЕС презентовали новую водородную стратегию. К 2030-му году Евросоюз планирует вложить в производство зеленого водорода до €430 млрд.
Часть этих инвестиций может получить и Украина. Еврокомиссия рассматривает наше государство как одного из ключевых партнеров по производству и поставкам зеленого водорода.
В сентябре 2021 года четыре европейские компании газовой инфраструктуры – среди них и отечественный Оператор ГТС Украины задекларировали намерение создать Центральноевропейский водородный коридор из Украины в Германию.
— Магистраль пройдет через Словакию и Чехию в районы повышенного спроса в ЕС. Коридор также позволит транспортировать водород с производственных предприятий к потребителям водорода в Чешской Республике и Словакии, — сообщает пресс-служба ОГТСУ.
Инициаторы проекта уже начали изучение технической возможности реализации такого коридора, его мощностей и стоимости проекта.
А отечественных газохранилищ оператор – Укртрансгаз заявил, что изучает возможность переоборудования одного подземного хранилища газа на Луганщине в хранилище для водородной смеси.
Немецкий концерн Сименс также планирует проект – строительство завода по производству водорода на базе металлургического комбината в Мариуполе.
Идея стать ведущим производителем и экспортером зеленого водорода в страны ЕС — невероятно привлекательная и медийная. Ведь, имея значительные энергетические и природные ресурсы, Украина могла бы построить целую новую энергетическую отрасль. Водород дал бы стране стабильный доход и новые рабочие места.
Однако пока эта тема — лишь на уровне гипотетических планов и замыслов. Реальные же проекты требуют не просто меморандумов, а новейших технологий и многомиллиардных инвестиций.
По приблизительным оценкам участников рынка, для реализации водородного потенциала Украины может потребоваться до €100 млрд. Для Украины это — астрономическая сумма. Поэтому без щедрых западных инвесторов процесс вряд ли пойдет.
Водородный путь: не только трубой, но и морем
Европейские инвесторы проявляют интерес, но пока — лишь на уровне меморандумов. Так, в частности, о создании полной цепи – от производства до экспорта зеленого водорода – договорились украинский Нафтогаз и немецкий RWE Supply & Trading.
Обе компании пообещали проанализировать возможности взаимовыгодного сотрудничества по созданию полной цепи стоимости зеленого водорода и его производных, таких как аммиак, которые производятся в Украине.
Именно через посредничество аммиака зеленый водород и планируют поставлять на европейский рынок. Но не трубопроводом, а морем – аммиаковозами.
— Зеленый аммиак будут изготавливать на существующих мощностях. Например, Одесского припортового завода. Во время моего визита в Одесскую область мы встречались с руководством завода, обсуждали технические возможности, которые существуют. Выработать аммиак из водорода, загрузить его на газовоз, а затем направить морем в Германию — никаких проблем нет.
Пока это рентабельно только если этот зеленый аммиак покупается по цене значительно выше, чем обычный аммиак. Но в Европе созданы специальные пулы, которые функционируют с целью стимулировать развитие зеленой энергетики. Соответственно, зеленый аммиак, как и водород, можно продавать в Европу значительно дороже, — объясняет председатель правления НАК Нафтогаз Украины Юрий Витренко.
Однако, по его словам, сейчас проблема заключается не в производстве аммиака, а в производстве зеленого водорода.
— Для этого должно быть достаточно источников возобновляемой энергии. Мы рассматриваем строительство так называемых оффшорных установок для использования энергии ветра (ветряков на шельфе моря, — Ред.). И также должно быть специальное оборудование для производства водорода.
На технико-экономическое обоснование может уйти несколько месяцев. Дальше реализация — это вопрос нескольких лет. Вся водородная энергетика — это вопрос лет, даже десятилетий. Но нужно начинать делать что — то сейчас, используя имеющиеся мощности, — подчеркнул глава Нафтогаза.
Идея — огонь
Нельзя игнорировать и риски использования водорода. Молекула водорода самая легкая. Среди химических элементов – она быстро проникает в металлы и вызывает их ломкость. А смешиваясь с воздухом, дает взрывоопасную смесь.
Яркий пример взрывоопасности водорода – катастрофа дирижабля Гинденбург в 1937 году. Цеппелин был наполнен именно водородом. И по официальной версии, именно его утечка вызвал катастрофу.
Проволока каркаса разорвалась и пробила обшивку. Образовалась взрывоопасная смесь водорода с воздухом, которую, вероятно, поджег грозовой электрический разряд.
Именно после этой катастрофы водородные дирижабли запретили. Так почти век назад завершилась первая попытка водородной революции.
Летучесть и взрывоопасность водорода – нешуточная проблема и для его транспортировки в современных условиях. Ведь водород банально убегает через металлические трубопроводы. Поэтому сейчас европейские страны изучают возможность прокачки смеси водорода и природного газа.
Самый высокий уровень концентрации водорода во время прокачки газа в Германии – 10%, во Франции – 6%, в Испании лишь 5%. Для заполнения остальных 90-95% объема нужен именно метан – природный или биогаз.
Однако, по данным ACER — Агентства Европейского союза по сотрудничеству органов регулирования энергетики — в 2020 году 65% стран блока все еще не позволяли закачивать водород в свои ГТС.
Суровая водородная реальность
Сейчас возможность использования водорода в газотранспортной системе Украины только изучается. Впрочем, даже если удастся найти приемлемое процентное соотношение, природный (а также био) газ все равно останется основным видом топлива в ГТС. И именно им будут разбавлять водород.
Следовательно, газа понадобится немало: собственной добычи для масштабного экспорта газоводородной смеси не хватит. Поэтому критически важно сохранить транзит российского газа. Кроме того, много природного газа все еще будут нуждаться и украинские потребители.
— Водород не заменит для Украины транзит газа в ближайшей перспективе, — утверждает директор по взаимодействию с государственными органами и международными организациями Оператора ГТС Украины Ольга Белькова.
По ее словам, голубое топливо будет нужно еще по крайней мере лет 20. Ведь потребности отечественной промышленности и потребителей связаны с природным газом. Заменить его альтернативными источниками энергии быстро не получится.
Именно поэтому просто поменять природный газ на водород не удастся. Следовательно, только сохранение транзитного статуса является предпосылкой для декарбонизации нашей экономики.
Та же Германия, отказываясь от угля и атомной энергии, называет природный газ транзитной технологией и стремится увеличить объемы его экспорта, в том числе и через печально известный обходной газопровод Северный поток-2.
Водородная трансформация — слишком масштабная и затратная для всех стран. В 2040 году, по прогнозам агентства Bloomberg , доля водородной энергетики в мире вырастет лишь до 4%. Газ сейчас составляет 24%.
— Если нам удастся сделать водородную мечту реальностью – это никоим образом не изменит текущий транзитный газовый статус Украины, его роль для бюджета и безопасности, — говорит Ольга Белькова.
Поэтому Украине во время диалога с европейскими партнерами нужно использовать возможности присоединения к зеленому соглашению, развивать новую, перспективную водородную энергетику. Но при этом стоит не забывать о нынешних геополитических и экономических интересах. А сохранение транзита природного газа через Украину — ключевой из них.