Hydrogen technologies

ВОДНЕВІ ТЕХНОЛОГІЇ. ВОДНЕВА ЕНЕРГЕТИКА
Водень — найпоширеніший елемент у Всесвіті, перший елемент у таблиці Менделєєва. Це також найпростіший хімічний елемент, молекула якого складається з двох атомів. Більше 70% всього, що нас оточує – складається з водню. Але його хімічні властивості такі, що він не зустрічається у чистому вигляді. Як такого H2 у природі знайти неможливо. Він завжди у сполуках, найпоширеніша з них на нашій планеті – це вода. 
Водень як енергоносій. Окрім того, що водень є важливим компонентом промислових процесів, від виробництва аміаку до сталі, останнім часом все частіше його розглядають як енергоносій.  Фізичні властивості водню, в порівнянні з іншими паливно-енергетичними ресурсами, по теплотворності значно перевищують навіть природний газ. 
Але основною причиною, чому зараз почали говорити про водень, є необхідність збереження клімату на нашій планеті. Адже при спалюванні або використанні в паливному елементі, водень виробляє дуже багато енергії, а побічним продуктом є тільки вода. Це робить його відмінним кандидатом на паливо з нульовим рівнем викидів, хоча поки існують певні труднощі, пов'язані зі зберіганням та транспортуванням.
Водень відносять до відновлюваного джерела енергії. Його хімічні властивості такі, що коли він з’єднується і роз’єднується з іншими хімічними елементами, побічно виділяється велика кількість тепла і постійний струм. Тобто від водню можна отримати все те, що й при переробці вугілля, природного газу, мазуту, бензину тощо. 
Водночас, за даними Міжнародного енергетичного агентства (IEA), зараз майже весь водень виробляється з використанням викопного палива — метану, природного газу або вугілля. В результаті воднева промисловість відповідальна за викиди близько 830 мільйонів тон вуглекислого газу щороку — або приблизно стільки ж, скільки виробляє Великобританія та Індонезія разом узяті.
Проте, є можливість отримувати водень без забруднень. Найбільш перспективним способом отримання водню є електроліз, що дозволяє розщеплювати молекули води на водень та кисень, а якщо електрика для цього процесу надходить з поновлюваних джерел, то в підсумку вийде «зелений» водень. Ця технологія здатна не лише скоротити викиди, а й підвищити цінність «чистої» енергії. 
Галузі застосування водневих технологій в енергетиці. Найперше, це поєднання водневих технологій з вітровою енергетикою (вона має вищий потенціал, ніж сонячна) – що дає змогу отримати постійне джерело енергозабезпечення, яке є відновлюваним. Вітрова та сонячна енергетика забезпечує людство «чистою» енергетикою, проте вітер та сонце є непередбачуваними, непостійними джерелами. А в поєднанні з водневою технологією з’явилась можливість накопичувати енергію, що не потрібна вночі, або тоді, коли споживання значно нижче за виробництво. 
Водневі технології також дозволяють зберігати водень сезонно. Звичайний акумулятор має свої властивості до розрядження, йому потрібні постійні умови, щоб він зберігав заряд. Натомість водень зберігається у будь-якому вигляді – зрідженому чи під тиском. І якщо його закачали в ємність – не потрібно більше нічого, окрім правильної ємності. Для цього можуть використовуватися навіть підземні сховища газу, де зберігається природний газ. 
Водневі технології направлені на те, що водень використовується саме як джерело електричної енергії, а не для спалювання, оскільки це відповідає довгостроковому загальносвітовому тренду на декарбонізацію економіки. Використання водневих технологій здатне замістити технологію спалювання природного газу та перейти до економіки, яка не буде забруднювати навколишнє середовище. 
Крім того, водневі паливні елементи можуть використовуватися для електрифікації та обігріву будинків, хоча, на жаль, ця технологія ще не отримала суттєвої підтримки.
Окрім енергетики водневі технології можна використовувати у транспорті (водень як альтернативне паливо для автомобілів та потягів). Є також проекти, де літаки та судна також обладнуються бортовими водневими технологіями для забезпечення життєдіяльності. 
Таким чином, використання водню дозволяє повністю відмовитися від бензину і газу, гарантувати в кожен дім постачання чистої електроенергії та обігрів житла, забезпечувати колісний, рейковий, авіаційний та морський транспорт екологічно чистим паливом. 
Більше того, секторальна інтеграція водневих технологій передбачає перехід до водневої економіки. Не окремо  транспорту чи енергетики, а коли новим опалювальним ресурсом замість вуглеводнів – вугілля, природний газ, нафта – стає водень. Тобто одна універсальна енергетична одиниця, що використовується як у енергетиці, так і в транспорті, і в житлово-комунальному господарстві. Тому що процес виділення тепла і електроенергії абсолютно повністю імплементується в будь-яку будівлю для забезпечення теплом, гарячою водою і електричною енергією. 
Деякі експерти називають водневі технології одним з елементів четвертої індустріальної революції. Капіталізація водневих технологій сьогодні складає 145 мільярдів доларів, а рентабельність зростає зі швидкістю 25% на рік.
Водневі технології в країнах Європейського Союзу. У Європі сьогодні започаткована програма Hydrogen for Climate Action, в рамках якої анонсовані 11 проектів саме водневих технологій, пов’язаних зі збереженням клімату і недопущенням екологічної катастрофи на планеті. Ці проекти спрямовані на транспортування водню, його використання у централізованій системі опалення, будівництво великих суден, що працюють на водні та розвиток інфраструктури. 
У грудні 2019 року відбулася презентація New Green Deal – стратегія розвитку країн Євросоюзу на майбутні 10-30 років з урахування вимог щодо збереження клімату та відповідного реформування енергетики та економіки. 
Крім того, у цій сфері діють 5 директив, які прийняв Євросоюз, і які є обов’язковими до виконання всіма країнами ЄС. Перелік нормативно-правових актів, що регулюють питання, пов’язані з впровадженням водневих технологій, зібрані на ресурсі HyLaw. 
Водневі технології в Україні. В Україні сучасних водневих технологій ще немає. Але водень має дуже широке використання –  в металургії, найбільше – в хімічній промисловості, при виробництві азотних мінеральних добрив. Частково водень використовується і в енергетиці, але в іншому вигляді – для охолодження турбін.
Необхідно, щоб Україна не відставала у розвитку водневих технологій, адже у нас є інженерна думка, фахівці та досвід. Для цього потрібно створити умови, розробити відповідне первинне і вторинне законодавство, адаптувати його до європейського законодавства, що автоматично дасть можливість стати гравцем на цьому ринку. 
На сьогодні країни Євросоюзу не здатні у повному обсязі забезпечити власні потреби в енергетиці. Їм потрібні будуть майданчики, щоб виробляти саме «зелений» водень, тобто водень, вироблений з відновлюваних джерел енергії, а не через спалювання водню. 
Одним із таких майданчиків може стати Україна. За підрахунками експертів, Україна здатна розмістити таку кількість відновлюваних джерел енергії, яка дозволить не лише повністю забезпечити власні потреби в енергоносіях, а й потреби третини країн Євросоюзу (7 із 27 країн ЄС).
Крім того, Україна має другий потенціал серед європейських країн по відновлюваній енергетиці - є можливість використання акваторії Азовського і Чорного морів, що дозволяє встановити значну кількість вітряків. 
А головне – Україна вже сполучена з країнами Євросоюзу (спільний кордон, електрична і газова системи поєднані в окремих точках, можливість автомобільного і залізничного сполучення). Для приєднання до транспортних коридорів, які вже розроблені в Європі, необхідно буде збудувати інфраструктуру, що дозволить інтегруватися в процеси, пов’язані з використанням водневих технологій. 
На підтвердження цього, під час Українсько-німецького бізнес-діалогу із розвитку водневої економіки 5 лютого 2020 року представник Німецької асоціації водню та паливних елементів висловив думку, що Україна є потенційним постачальником «зеленого» водню до Німеччини.
Сьогодні в Україні популяризацією водневих технологій займається енергетична асоціація «Українська Воднева Рада», що співпрацює з профільними державними, науковими закладами та бізнесом.