Зелений водень для України та світу: стратегічна перспектива чи новий великий пшик

"Господи, він спалахнув! Це жахливо! Полум'я піднялося до неба на 150 метрів… Жах! Усе у вогні… Це одна із найжахливіших катастроф у світі!" - так американському журналісту Герберту Моріссону довелося 6 травня 1937 року розповідати про вибух "короля неба" - цепеліну "Гінденбург".

Джерело: ВВС News Україна

Аварія, у якій загинули 35 із 97 людей, що були на борту дирижабля, поховала надзвичайно перспективні, як тоді вважали, транспорт та пальне.

Розслідування США та Німеччини встановило, що аварія сталася через витік водню. Після катастрофи із "Гінденбургом" польоти на апаратах, заповнених воднем, заборонили.

Так завершився водневий "хайп" початку минулого сторіччя, коли H2 намагалися використовувати як доступне та екологічне пальне.

Тож водень - аж ніяк не відкриття ХХІ сторіччя.

Але катастрофічні кліматичні зміни та нові технології відродили інтерес до цього газу. Дехто навіть називає його ключем до "декарбонізації світової економіки" та "кліматичної нейтральності".

У ЄС, особливо у Німеччині, програми використання водню в енергетиці, транспорті, промисловості - у пріоритетах так званого "Зеленого курсу", на який планують витратити сотні мільярдів євро.

У деяких із цих планів фігурує Україна - як потенційний партнер у виробництві чистого водню.

Що це, наскільки реально та коли водень може увійти у наше повсякденне життя, а не лише у концепції та пілотні проєкти?

Усі відтінки водню

"Зеленим" називають водень, якщо молекулу H2 отримують зі звичайної води методом електролізу, а електроенергію беруть із суто відновлюваних джерел - вітру, сонця, біомаси. Головним лобістом зеленого водню у Європі вважають Німеччину, яка вже відмовилася від атомної енергетики, а до 2045 року планує відмовитися і від викопного палива.

На противагу зеленому є "чорний" або "бурий" водень - вироблений на вугіллі, яке відходить у минуле, але все ніяк не відійде.

Проте левову частку водню - понад 90% світового виробництва - становить "сірий" водень, який отримують із природного газу. Але це дає значні викиди діоксиду вуглецю, який вважають відповідальним за глобальне потепління. Проте такий водень є відносно дешевим.

Якщо водень виробляти із газу, але утилізувати викиди СО2, то вийде "блакитний" водень.

Одним з найбільших лобістів блакитного водню у Європі є російський "Газпром". У російському Економічному університеті імені Плеханова підрахували, що виробництво блакитного водню у півтора раза дорожче, ніж сірого. Але це не відлякує "Газпром", який останнім часом розробляє водневі проєкти під брендом "Газпром водень".

"Газпром" також планує будувати великий завод з виробництва водню із метану - там, де на німецький берег виходить друга гілка газогону "Північний потік-2".

Крім Росії, на боці блакитного водню Норвегія та Нідерланди.

Одночасно "Газпром" разом із Wintershall, Gasunie, RWE та Shell почали роботу над трубопроводом із Північного моря до Німеччини. Цей гідрогенопровід під назвою AquaDuctus зможе транспортувати до 1 млн тон зеленого водню на рік.

Готовий приєднатися вироблення "чистого водню" і Росатом. Щоправда, водень, отриманий за допомогою електроенергії від АЕС, буде не зеленим, а "жовтим". Прихильники атомної енергетики наполягають, що жовтий водень може бути таким же чистим, як і зелений.

Найпотужнішим лобістом жовтого водню у ЄС вважають Францію, де левову частку електрики виробляють АЕС.

Якщо Україна вирішить вступити у водневу гру, треба враховувати, що в Європі вже є великі досвідчені гравці, які зацікавлені у різних "кольорах" водню.

Переваги водню

У перекладі з латини гідроген - той, що народжує воду. Найбільшою перевагою водню є те, що при його згоранні утворюється лише вода і тепло (енергія). А це - саме те, що треба, якщо ви плануєте "декарбонізувати" економіку та зупинити руйнівні зміни клімату.

"Енергетична система, що працює у всьому світі, побудована на викопних видах палива. І використання цих видів палива призводить до смертей 9 мільйонів людей щорічно, не враховуючи витрат на лікування хвороб (пов'язаних із забрудненням атмосфери - Ред.)", - каже Мухуб Бенменні, проєктний менеджер Інституту відновлюваної енергетики НАНУ.

Щоб зупинити потепління, уникнути катастрофічних наслідків, які ставатимуть ще більш руйнівними, нам треба до 2030 року щонайменше припинити використання 80% викопних видів палива. А до 2050 треба взагалі відмовитися від них", - розповідає він про основи, на яких побудований європейський Green Deal або "Зелений курс".

Але на цьому переваги водню не вичерпуються. Його можна використовувати і як засіб накопичення зайвої електроенергії з відновлюваних джерел, коли її виробництво перевищує попит, - тоді він стає свого роду акумулятором.

"Відновлювальні джерела енергії є хаотичними, вони не дозволяють використовувати їх постійно, - пояснює Мухуб Бенменні. - Коли нам взимку треба більше електроенергії, вона не виробляється: іде сніг, холодно, сонця нема. Або навпаки, спека, сонце пече, виробляється багато електроенергії, а споживання є меншим, її нікуди діти. За допомогою водню цю енергію можна акумулювати".

Водень може розв'язати одразу дві проблеми - шкідливі викиди та важкість "консервації" енергії з відновлюваних джерел.

"Зайві обсяги електроенергії, яка одразу не споживається, можна спрямувати на виробництво водню, який можна зберігати роками, - у соляних печерах чи газових сховищах, як ми зараз зберігаємо природний газ, - каже науковець. - А коли енергії із відновлювальних джерел недостатньо, ми можемо використовувати цей водень або для виробництва електроенергії, або як газ".

Проте до водню є й серйозні претензії.

Небезпеки водню

У двох словах їх можна сформулювати так: небезпечно та дорого.

Водень є набагато більш вибухонебезпечним, ніж природний газ. І саме це спричинило фіаско 100 років тому.

А ще водень дуже легко проникає в метали, адже атом водню - найменший.

"Водень по суті розкришує метал", - пояснює Михайло Гончар, президент Центру глобалістики "Стратегія ХХІ". Звідси проблеми, пов'язані з транспортуванням, а відтак, і додаткові витрати на інфраструктуру.

Водень можна зробити рідким або перетворити на аміак, але це також потребує енергії. А для виробництва водню, крім електроенергії, потрібна чиста вода.

Крім того, каже Михайло Гончар, навіть найбільш просунуті європейські проєкти з воднем, про які часто пишуть ЗМІ, все ще пілотні через свою високу вартість.

Найдешевший водень, вироблений стандартним способом за найдешевшою технологією електролізу, все одно буде дорожчим, ніж нинішні пропозиції на ринку - навіть за пікових цін на газ, вважає Михайло Гончар.

Так, нині водень є дорогим, а зелений водень ще дорожчим, визнає Мухуб Бенменні. Але, зауважує він, коли почали розвиватися відновлювальні джерела енергії, теж казали, що вони надто дорогі і ніколи не будуть конкурентними, а тому не треба їх розвивати.

"В Україні 10-15 років тому встановлення одного кіловата потужності сонячної станції коштувало близько 10 тисяч доларів. Сьогодні це коштує близько 500 доларів", - наводить приклад представник Інституту відновлюваної енергетики НАНУ.

Так само буде і з воднем, вважає науковець. Технології не лише розвиватимуться, але й ставатимуть дешевшими.

А заяви про дорожнечу водню, на думку Мухуба Бенменні, йдуть від потужних гравців традиційної енергетики, які не хочуть втрачати ринок.

На сьогодні ціна зеленого водню - це 3-6 доларів за кг. Це на порядок більше, ніж вартість палива, до якого всі звикли. Проте за дослідженнями, до 2030 року ціна впаде до 1,4 долара, а до 2050 - до 80 центів за кг.

"Уже сьогодні треба робити щось, щоб ми були готові до 2030, коли технологія буде доступна і конкурентоспроможна", - каже Мухуб Бенменні. До того ж, як додає науковець, реалізувати ці проєкти можна не державним коштом, а за рахунок європейських інвестицій.

Що роблять у Європі

У 2020 в ЄС презентували водневу стратегію. Там сподіваються, що водень може замінити вуглецеві носії енергії і до 2050 перетворити Європу на перший кліматично нейтральний континент, де викиди парникових газів в атмосферу не перевищуватимуть того обсягу, який поглинає екосистема.

На це країни ЄС готові викласти від 180 до 470 млрд євро до 2050 року.

У межах цієї стратегії є проєкт забезпечення ЄС воднем потужністю 80 ГВт. Одну половину планують виробляти в ЄС, а другу - імпортувати. Близько 30 ГВт розраховують доправити з Північної Африки. А ще 10 ГВт до 2030 року розраховують отримати з України.

Це лише 2% від загального потенціалу країни, каже Мухуб Бенменні. Загалом, за оцінками Інституту відновлюваної енергетики НАНУ, Україна може виробляти понад 500 млрд кубометрів зеленого водню на рік. Цього вистачить і на внутрішні потреби, і на експорт.

Дуже перспективним клієнтом могла б бути Німеччина, але лише для зеленого водню. Та й тут не все однозначно. За словами радника голови правління НАК "Нафтогаз України" з питань розвитку низьковуглецевих бізнесів Олексія Рябчина, Німеччина думає над тим, щоб визначати зеленим воднем лише той, що вироблятимуть на нових потужностях сонячної чи вітрової енергетики, а не на тих, що вже є.

"Буде ця норма чи ні - невідомо, але вона змінює дуже багато", - каже радник голови "Нафтогазу".

У 2021 увагу до зеленого водню привернула і спільна заява Німеччини та США щодо "Північного потоку-2".

"Німеччина та США намагатимуться сприяти та підтримувати інвестиції у Зелений фонд для України щонайменше на 1 млрд доларів, - йдеться у документі. - Фонд сприятиме використанню відновлюваної енергії; виробленню водню; підвищенню енергоефективності; прискоренню відмови від споживання вугілля".

Цей мільярд не варто сприймати як компенсацію за очікувані втрати від "Північного потоку-2", твердить Олексій Рябчин:

"Це сигнал - на десять років ми впевнені, що нікуди він (газ - Ред.) не дінеться. (Зараз) ми їм потрібні, і вони нам потрібні. А от що далі - думайте".

А що з транспортом?

Перевага України - в розбудованій газотранспортній системі.

"У нас є місця, де ідуть чотири нитки (газопроводу), із яких одна використовується. Можна в існуючих газогонах подивитися, і одну з труб із додаванням пластикових труб переобладнати під водень", - каже Олексій Рябчин, наголошуючи, що це лише почали вивчати.

"Якщо це можливо, то це буде набагато дешевше, ніж транспортувати водень до Європи з Австралії чи Чилі", - каже він.

Водночас, як пояснила на запитання ВВС News Україна Ольга Бєлькова, директорка Оператора ГТС України з питань взаємодії з державними органами та міжнародними організаціями, на сьогодні навіть європейські країни лише вивчають можливе транспортування суміші природного газу з воднем.

За опитуванням Агентства ЄС з питань співробітництва органів регулювання енергетики (ACER), станом на 2020 рік 65% держав-членів не дозволяли або не передбачали закачування чистого водню в газотранспортну мережу.

Ольга Бєлькова зауважує, що, наприклад, у Німеччині зараз допускають найвищий граничний рівень водню при транспортуванні газогонами на рівні 10%, за нею йдуть Франція (6%), Іспанія (5%) і Австрія (4%). Ще чотири країни допускають зовсім невелику - до 2% - концентрацію водню у своїх мережах. А у більшості країн ЄС вона дорівнює нулю.

Невідомо, як газові трубопроводи реагуватимуть на водень і скільки треба інвестувати, щоб переобладнати їх.

"З упевненістю можна лише сказати, що це буде дуже дорого", - каже представниця Оператора ГТС України.

Що планують в Україні

Попри обережність із прогнозами, Оператор ГТС України разом із трьома європейськими компаніями - EUSTREAM (компанія-оператор ГТС Словаччини), NET4GAS (компанія-оператор ГТС Чехії) і OGE (компанія-оператор ГТС Німеччини) - вирішили об'єднатися, щоб створити водневу магістраль "для транспортування водню з перспективних районів постачання в Україні, яка має гарні умови для виробництва зеленого водню".

Меморандум про розвиток водневих проєктів уклади також український "Нафтогаз" та німецький газовий трейдер RWE. Вони домовилися оцінити можливості створення повного ланцюга - від виробництва зеленого водню та його похідних в Україні (таких, як аміак) до експорту до Німеччини.

"Ми розуміємо, що газ сьогодні є, а завтра з ним буде як і з вугіллям", - каже радник голови "Нафтогазу".

"А водень якраз і є тим ресурсом, яким можна заробляти для України гроші", - каже Олексій Рябчин, але одразу зазначає: дослідити треба ще багато чого.

Також із німецьким партнером - Siemens Energy - працюватиме над пілотним водневим проєктом і найбільший приватний український енергохолдинг ДТЕК. Йдеться про завод з виробництва водню на базі металургійного комбінату у Маріуполі.

Існують і інші плани пілотних проєктів. Більшість - розраховані на німецькі технології чи фінанси. Один з винятків - Регіональна газова компанія, яка заявила, що випробовує своє газове обладнання з "H2-ready" регуляторами від італійського виробника Pietro Fiorentini. Вона планує перевірити можливість роботи системи із газовою сумішшю із вмістом водню до 20%.

Але мало хто в Україні йде далі обережних прогнозів.

То які перспективи?

"Наразі немає достатньої кількості даних, щоб робити висновки про вигідність чи збитковість водневої енергетики", - каже Ольга Бєлькова із ОГТСУ.

Вона вважає, що "у будь-якому випадку в найближчі 10-20 років Україні буде потрібен природний газ".

"Питання платіжки нікуди не зникає. Так само як і в нас, ніде ніхто не хоче платити більше за світло, опалення чи метал", - каже Олексій Рябчин, називаючи нинішні рахунки за водень "космічними".

Водень - це інновація, а отже попереду чимало досліджень, технічних розрахунків та оцінок безпеки. За словами пана Рябчина, говорити про реальну перспективу водню за 5-10 років - надто оптимістично.

З іншого боку, не виключено, що зміни будуть швидшими, ніж очікують. У Німеччині з 2024 по 2034 роки запрацює зелений тариф.

"Наприклад, BMW використовуватиме водень, а платитиме як за газ, а те, що вище, компенсуватиме німецький уряд", - пояснює Олексій Рябчин і додає:

"Таким чином вони стимулюють компанії входити у водневі проєкти, які все ще супермегадорогі".

Разом із тим радник голови "Нафтогазу" твердить, що вірить у водневу економіку - особливо у Європі.

"А коли вона настане в Україні, залежить від нас. І якщо зараз нічого не робити, то нічого і не настане", - каже Олексій Рябчин.

"Звісно, що в нас є непогані перспективи. Ми за останні чотири роки набудували потужностей сонячної і вітрової енергетики більше, ніж потужність найбільшої у Європі Запорізької АЕС", - каже про водневі перспективи України Михайло Гончар. Але наголошує: тема водню в усьому світі все ще далека від масового виробництва.

До того ж Україна є бідною країною, і будь-яке збільшення тарифів буде дуже болісним для споживача.

Поки що у темі водню відкритих питань залишається більше, аніж відповідей, вважає Михайло Гончар і прогнозує: "Наш час настане трохи пізніше - коли ми побачимо, якого прогресу досягли трохи західніше".