Воднева енергетика в Україні: лише на рівні розмов, а чи реально?

У контексті декарбонізації промисловості, транспорту, комунального сектору й будівництва, воднева енергетика сьогодні стала одним із наріжних трендів в ЄС, США, Японії та в інших розвинених країнах світу. В Україні топ-чиновники також анонсували рух до цієї нової, перспективної технології. Та чи не залишиться це традиційно на рівні розмов – на кшталт гучних, проте утопічних заяв про будівництво «гіперлупу»? Адже, в контексті водневої енергетики об’єктивно існують значні економічні, інфраструктурні, технологічні й інші ризики та перепони.

ВІД «БРУДНИХ» ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ – ДО «ЗЕЛЕНОГО» ВОДНЮ

Воднева енергетика лише зароджується в світі, причому – в найбільш розвинених країнах. Сьогодні їхні уряди активно інвестують у розробки технологічних моделей водневої енергетики. А світові експерти в галузі енергетики називають водень «паливом майбутнього».

Водень – надзвичайно енергоємний ресурс. Він горить при такій же температурі, як і природний газ. Водночас, при згорянні речовини на одиницю маси виділяється майже в 3,5 разу більше тепла, ніж коли згоряють вуглеводні нафти чи вугілля. Водневе паливо – набагато більш ефективне, ніж дизельне, або авіаційне пальне. Цей ресурс можна транспортувати як трубопроводами (з тією ж швидкістю, що й вуглеводні), так і за допомогою ємностей для стисненого, або зрідженого газу, – при наднизьких температурах.

Потенційний ефект цієї технології важко переоцінити. Використання водню як альтернативного енергетичного носія й ресурсу не лише зменшить залежність економік від викопного палива (вугілля, газ, нафта), а й суттєво скоротить викиди парникових газів, які спричиняє стара «вуглеводнева» економіка.

Відтак, водневий тренд ідеально «лягає» в концепцію «Європейського зеленого курсу» ЄС (2019). Так, у липні минулого року Єврокомісія затвердила «Водневу стратегію для кліматично нейтральної Європи» ЄС, яка визначає план дій зі створення водневої енергетики. Це, зокрема, – розбудова сталого промислового ланцюга створення вартості, стимулювання попиту на «чистий» водень, законодавчі інструменти, створення профільної інфраструктури й логістики, транскордонна співпраця для створення глобального ринку водню і т.д. Тоді ж було створено «Європейський альянс з чистого водню», до якого входять публічні агенції, дослідницькі центри, фінансові інститути, провідні енергетичні й промислові компанії ЄС.

Пріоритетом для ЄС є саме «зелений» водень, для виробництва якого в ЄС до 2024 року планується встановити електролізери загальною потужністю не менше 6 ГВт, що забезпечить виробництво до 1 млн тонн водню на рік. Назагал, фокус в ЄС – це застосування енергетичного водню для добового і сезонного балансування електроенергосистеми, що ґрунтується на відновлюваних джерелах. З 2025 по 2030 рік планується довести потужність електролізерів до 40 ГВт, а річне виробництво водню – до 10 млн тонн. Також передбачається, що до 2050 року за рахунок «зеленого» водню буде забезпечено до 24% світової потреби в енергоресурсах, а його щорічні продажі складуть 630 млрд євро.

Менше з тим, сьогодні можна говорити лише про пілотну стадію в контексті впровадження водневої енергетики в світі. Так, ще в 2018 р. потяги на водні розпочали регулярні перевезення в Німеччині. Зараз у цій країні розглядається можливість використання водневого палива для повітряного й водного транспорту. До речі, Німеччина – одна з перших держав у світі, яка затвердила національну Водневу стратегію, що передбачає державне фінансування в 9 млрд євро на реалізацію низки пілотних проєктів.

ВОДЕНЬ І УКРАЇНА: ЧИ МАТЕРІАЛІЗУЮТЬСЯ ДЕКЛАРАЦІЇ?

Що важливо: Європейський Союз – у контексті розвитку водневої енергетики – покладає вагомі сподівання на Україну. Більше за те, Єврокомісія визначила нашу державу як пріоритетного партнера в «Ініціативі зеленого водню для європейського зеленого курсу 2х40 ГВт». ЄС розраховує, що в Україні може бути створено 10 ГВт потужностей з виробництва екологічно-чистого водню. Планується, що 75% палива Україна експортуватиме до Європейського Союзу, решту ж використовуватиме для власних потреб.

Сьогодні вітчизняна влада нібито демонструє позитивний «зворотний зв’язок». Так, у квітні ц.р. Міністерство енергетики та вугільної промисловості України, спільно з міжнародними партнерами, розробило проєкт «Дорожньої карти виробництва та використання водню в Україні».

Документ передбачає три етапи. У короткостроковій перспективі прогнозується транспортування водню в газоподібному стані в цистернах – за допомогою вантажних авто. У середньостроковому «горизонті» – перевезення рідкого водню залізничними шляхами й водним транспортом (зокрема, по річці Дунай, яка може бути джерелом прісної води для електролізу). І в довгостроковій перспективі – використання інфраструктури газопроводів для транспортування синтетичного газу у великих обсягах, в тому числі – на експорт.

Водночас, урядовці планують через 5-10 років постачання водневих сумішей розподільчими газопроводами побутовим споживачам – для використання в кухонних плитах, для опалення й підігрівання гарячої води. Однак, «Дорожня карта» не містить ні конкретного плану, ні детальних бюджетних й інвестиційних розрахунків, ні технологічної документації, ні тим паче – технічних стандартів і регламентів. Це радше нагадує «меморандум про співпрацю», або «протокол про наміри».

А головне – «Дорожня карта» не враховує складного комплексу негативних факторів, які можуть унеможливити впровадження водневої енергетики в нашій країні протягом найближчих 10 (якщо не 20 років). Водночас, виклики й перепони – аж надто серйозні:

► Якщо говорити про виробництво і енергетичне використання «зеленого» водню, то акцент робиться на позитивному екологічному ефекті, водночас, з економічної точки зору – цей сегмент наразі є аж надто вартісним, потребує значних фінансових вливань і виглядає наразі збитковим.

Вартість найбільш екологічного, «зеленого» водню, насамперед, визначається вартістю електроенергії, яка в різних країнах складає від 20 до 79 доларів за МВт. За розрахунками Національного інституту стратегічних досліджень, «зелений» водень стає конкурентоздатним щодо неекологічного «блакитного» лише в діапазоні розцінок від 30 до 45 дол. за МВт. При порівнянні ж конкурентоздатної ціни електроенергії для електролізерів з ціною «зеленого» кіловату в Україні – від 15 центів для сонячних станцій та від 11,5 центів для вітрових (без ПДВ і різних надбавок), то «зелений» водень буде в нашій країні збитковим у горизонті 2-3 десятиліть. Навіть у США, де енергія ВДЕ – чи не найдешевша у світі, очікують, що собівартість «зеленого» водню зрівняється з ціною на природний газ лише на межі 2030 року;

► Для того, щоб водень і справді був екологічним енергоресурсом, його потрібно виготовляти методом електролізу із застосуванням відновлювальних джерел енергії. Проте, найголовніша в цьому контексті проблема – для побудови великих потужностей відновлювальної енергетики потрібні накопичувальні системи або високоманеврені електростанції для балансування енергосистеми, а надто – промислові електролізери великої потужності. А в Україні якраз із цією інфраструктурою – величезна проблема, «зелену» енергію банально ніде накопичувати і зберігати!

Відтак, для уникнення дисбалансів в енергосистемі в зв’язку з перевиробництвом електроенергії, держава змушена вимикати «дешеві» енергоблоки атомних станцій для «пріоритетності» дорогих ВДЕ. Хоч як парадоксально, але в Україні роль маневрених потужностей виконують вугільні ТЕС, які, за статистикою, є найбільшими забруднювачами навколишнього середовища. Отже, за нинішнього енергетичного статус-кво, продукування «зеленого» водню навряд чи є виправданим і реалістичним.

До речі, за експертними розрахунками, найбільш конкурентоспроможним виглядає сценарій виробництва «рожевого» водню – за допомогою електроенергії з АЕС через електроліз води. Однак, низка еколого-захисних організацій вважає технологію добування «рожевого» водню вкрай ризикованою і навіть небезпечною для навколишнього середовища й здоров’я людей, оскільки всі її аспекти ще недостатньо вивчені навіть у розвинених країнах.

Водночас, для виробництва великої кількості «зеленого» водню за допомогою електролізу потрібні значні обсяги очищеної води. Однак, Україна є сьогодні однією з найменш забезпечених питною водою серед європейських країн, а глобальне потепління клімату спричиняє все більший дефіцит водних ресурсів. Це може стати чи не найбільш серйозною перепоною на заваді розвитку водневої енергетики в нашій країні;

► Навіть «екологічно чиста» електролізна технологія виробництва енергетичного водню пов’язана зі значними викидами вуглекислого газу, що лише погіршуватиме екологічну ситуацію. Таким чином, розвиток водневої енергетики неможливий без впровадження ефективних технологій утилізації, чи переробки CO₂. Наразі за кордоном використовуються (поки що в обмежених масштабах) методи закачування вуглекислого газу «під землю» – зокрема, до свердловин, що залишилися від видобутку нафти й газу, соленосних й вугільних шарів, що втратили своє промислове значення.

Але для цього, знову-таки, спалюється вуглеводневе паливо для руху спеціальних компресорів; по-друге ж, поруч із електролізними установками мають бути придатні підземні пласти (а це можливо лише в південно-східних промислових регіонах України). Існує й інша опція – використання вуглекислоти як вихідної сировини для одержання корисних кисневмісних сполук. Проте, для широко використання цієї технології, знову ж таки, потрібні потужні інвестиції.

Однак, сьогодні слід враховувати те, що левову частку водню – як у світі, так і в Україні – поки що виготовляють з вугілля. Так, за даними МЕА, сьогодні 99% водню отримується з викопних видів палива, а його глобальне вироблення становить близько 70 млн тонн. Як наслідок, виробництво водню призводить до викидів близько 830 млн тонн вуглекислого газу на рік, що еквівалентно викидам Великої Британії та Індонезії, взятих разом. У той час, як «сірий» водень вважається деякими вітчизняними експертами, чиновниками й великим бізнесом чи не найперспективнішим напрямком водневої енергетики, його масове виробництво на великих промислових підприємствах неминуче призведе до ще більшого забруднення навколишнього середовища й непропорційних витрат викопних ресурсів. Це, власне, зводить нанівець саму ідею екологічно-чистої водневої енергії;

► Й останнє, проте, не менш важливе. Найоптимальнішим способом транспортування енергетичного водню є трубопроводи, при цьому його змішують з газом. Європейський досвід свідчить, що більшість тамтешніх мереж можуть нормально працювати при концентрації водню до 10-20%. Але через летючість і малу атомну масу водень вислизає через найменші щілини і при цьому є вибухонебезпечним. Як показали нечисленні статичні випробування, реалізовані одним із газових операторів, навіть при невисокій концентрації водню, типовими місцями витоків були різьбові та муфтові з’єднання, місця під’єднання датчиків тиску та регуляторів, а також зварні шви.

Водночас, найбільш вагомою перепоною щодо розвитку водневої енергетики в Україні є критичний стан газово-транспортної інфраструктури. Хоч і досі не проведено комплексного аудиту галузі (а відтак, немає точних публічних відомостей про стан мереж), за експертними даними, з 309 тис. газорозподільних мереж (ГРМ), термін експлуатації 18,5 тис. кілометрів вже давно вичерпався. Щонайменше 15 тис. км ГРМ – в аварійному стані; при цьому близько 5,5 тис. газорозподільчих і газорегуляторних пунктів (8% від їх загальної кількості) потребують заміни.

Таким чином, навіть модельні проєкти з транспортування водню як енергетичного носія неможливі без «глобального» редизайну магістральних та газорозподільчих мереж. Згідно з розрахунками «Регіональної газової компанії», для комплексної модернізації й редизайну всіх ГРМ, що уможливить транспортування водню, необхідно інвестувати щонайменше 100 млрд грн (приблизно 3,7 млрд дол.). Держбюджет не «потягне» таку суму, єдині ефективні опції – це підвищення тарифів для комунального сектору й іноземні інвестиції, що нині виглядає вельми проблематичним.

І навіть якщо все складеться ідеально (тобто будуть нормативна база й гроші), за прогнозами «РГК», потрібно від 5 до 10 років лише на підготовчі роботи і сам редизайн. Вочевидь, реалістичний горизонт щодо повноцінного впровадження «зеленої» водневої енергетики в Україні – не раніше, аніж через 20 років. І то – лише за умови розв’язання всіх системних проблем і ліквідації перепон, з чим у влади традиційно – дуже сутужно.

ЩО ПОТРІБНО: НДТМ І ВИНЯТКОВО «ЗЕЛЕНИЙ» ВОДЕНЬ

Таким чином, для повноцінного впровадження водневої енергетики, владі, як мінімум, необхідно:

а) скоригувати «Енергетичну стратегію України на період до 2030 р.» – з урахуванням загальносвітового запиту на водневу енергетику і кліматичну нейтральність;

б) розробити й затвердити Концепцію водневої енергетики в Україні й профільне законодавство – з урахуванням найкращих доступних технологій та методів керування (НДТМ), зокрема, Євросоюзу, США, Японії та інших країн;

в) слід засадничо скоригувати «Дорожню карту виробництва та використання водню в Україні» – у сенсі категоричної відмови від виробництва «сірого», «рожевого», чи іншого «брудного» водню (на АЕС, на промислових підприємствах з викопних енергоресурсів і т.д). Акцент слід зробити винятково на виробництві «зеленого» водню, що ґрунтується на надлишковій відновлюваній енергії, – разом із застосуванням сучасних технологій із утилізації або переробки вуглекислого газу;

г) держава повинна розробити комплексну 5-річну програму щодо редизайну газорозподільчих мереж – з урахуванням бюджетного фінансування, приватних інвестицій, міжнародних грантових програм та пільгового кредитування;

д) необхідно розробити й впровадити в Україні систему стандартизації водневої енергетики – згідно з міжнародними стандартами й нормами для цього виду палива.

Олег Тітамир, президент ГО «Українська організація захисту споживачів послуг»

* Точка зору автора може не збігатися з позицією агентства