Світ стрімко рухається у розвитку відновлюваних джерел енергії: сонце, вітер, вода, тепло Землі, біомаса та деякі інші. Глобальний план людства – зупинити спалювання викопного палива, звести викиди СО2 до нуля і пристосувати усі господарства до ВДЕ.
Саме СО2 – причина світових змін клімату. І лише припинивши його масштабне продукування, можна зупинити прогнозовану загибель життя на Землі.
Сьогодні найпоширенішими технологіями з ВДЕ є сонячні, вітрові електростанції та гідроелектрогенерації. Проте варто згадати, що особливістю вітрових та сонячних електростанцій є нерівномірний графік виробництва електроенергії. Він залежить від погодних умов та часу доби. Тож головне питання усієї політичної спільноти світу – як виробляти енергію без викидів СО2 і забезпечувати населення безперебійним надходженням енергії до кожного дому.
Виявляється, на землі не всі сполуки під час горіння виділяють вуглець. До прикладу, “зелений” водень – під час горіння (окиснення) виділяє енергію і не виділяє СО2. Стаття присвячена саме цьому паливу майбутнього, яке може змінити весь порядок денний світового ринку енергетики.
Водень – панацея?
Важливо розуміти, що водню у природному середовищі не існує. Його можна лише добути шляхом проведення хімічних реакцій. Так, добування водню – технологія, яку використовують ще із середини ХХ століття. Більшість водню отримують за допомогою перетворення природного газу (SMR-технологія). Втім, при такому виробництві на 1 кг “сірого” водню утворюється 9,3 кг СО2. Також є “коричневий” водень, який можна отримувати з газифікованого вугілля, але в процесі виходить ще більше викидів СО2.
Проте існує ідеальна технологія для отримання стійкого водню – шляхом електролізу. Тобто для його виробництва потрібна лише вода та постійна електроенергія. Такий водень називають «чистим» або «зеленим», адже під час його виробництва не виділяється вуглекислий газ. Більше того, електроенергію, з допомогою якої отримуватимуть водень, теж можна отримати з інших ВДЕ. Таким чином, теоретично, ця технологія є безпрограшною і найбільш прогнозованою у застосуванні в енергетиці світу на найближчі десятки років. Попри те, що технологія електролізу є ресурсозатратною (щоб отримати кілограм водню з води шляхом електролізу, знадобиться 50 кВт-год електроенергії), саме ця технологія лежить у стратегії Євросоюзу щодо вирішення проблеми зміни клімату та розвитку сталої економіки. Ймовірно, це зумовлено також і тим, що швидкий розвиток проєктів з вітрової та сонячної енергії можуть вирішити питання енергетичних затрат на видобуток водню вже найближчими роками.
«За даними BNEF, до 2050 року «зелений» водень зможе забезпечити близько 24 % світового споживання енергії. Зараз він дорожчий за «традиційний» водень: 2,5-5,5 €/kg проти 1,5-2 €/kg у традиційного. Подальше зниження ціни електрики, а також введення податку на викиди СО2, може швидко змінити ситуацію. За оцінками ЄС, до 2030 року в місцях з дешевою енергією від ВДЕ “зелений” водень почне конкурувати з “традиційним”, – пише експерт Екоклубу Ілля Єременко.
Найближчі перспективи водню
Впровадження водню у життя споживачів є доволі реалістичним і не захмарним майбутнім. До прикладу, воднево-дизельні двигуни уже виготовлялися світовими гігантами автопрому й навіть продавалися населенню.
У 2013 році представлено перший масовий автомобіль на паливних комірках – Hyundai Tucson FCEV. Тривають дослідження застосування паливних елементів для вантажівок, автобусів, човнів, мотоциклів та велосипедів. Цікаво, що у вересні 2021 року в Україні було зареєстровано перший водневий автомобіль.
Компромісним виглядає також застосування водню в житловому секторі, змішуючи його з природним газом. Для цих потреб у 2030 році може використовуватися до 4 млн тонн водню. Це допоможе знизити викиди парникових газів у секторі.
Проблемою водню є його значні об’єми. Як повідомляється в BloombergNEF проблемою найближчого майбутнього водневої економіки буде його зберігання у великих кількостях. Так, у світі обмежена кількість соляних печер, що є недорогим варіантом, а використання інших технологій зберігання може навіть перевищувати вартість виробництва водню. У той же час в Україні є третій за обсягом у світі комплекс підземних газосховищ, проєктна потужність яких становить 37,8 млрд кубометрів. У перспективі розглядається, що усі газосховища світу зможуть зберігати водень.
Водень і Україна
У вересні 2020 року Нафтогаз і Енергоатом підписали меморандум про розвиток водневої енергетики. Завдяки планам з будівництва в Україні 10 ГВт електролізерів для виробництва зеленого водню, наша держава може стати невід’ємною частиною реалізації амбітних цілей Європейської зеленої угоди та плану «2х40 гігават нових потужностей з виробництва водню».
У березні 2021 року було представлено проєкт Дорожньої карти для виробництва та використання водню і в Україні. Наразі у Міністерстві енергетики за підтримки міжнародних партнерів розробляють Водневу стратегію України, – пише видання «Українська енергетика».
Тим часом український бізнес теж проводить свої розвідки у цій сфері. Так, влітку 2020 року ДТЕК першою з українських компаній приєдналася до асоціації Hydrogen Europe. Наразі асоціація об’єднує 27 національних асоціацій та більш як 260 компаній, і обіцяє в найближчі пару років організувати пілотний проєкт з використанням водню для подальшого розвитку технології. А на кінець 2020 року близько 20 українських компаній доєдналися до Європейського альянсу чистого водню (European Clean Hydrogen Alliance).
Зацікавленість воднем на міжнародному ринку стимулює українських промисловців більш тісно зайнятися питанням водню, і поки держава займається розробкою стратегії, бізнес вже пропонує конкретні інвестиційні проєкти. Під час конференції «Перехід від «зеленого» тарифу до ринкових умов» свою ідею представила компанія MCL, яка займається розробкою об’єктів генерації електричної енергії з ВДЕ.
“Вітер-водень-аміак”
У ЗМІ повідомлялося, що уже в найближчій перспективі біля села Довговоля (Рівненська область) планують збудувати потужні вітрові енергетичні установки.
Проєкт “Вітер-водень-аміак” – це майбутня вітрова електростанція, що складатиметься з 12 вітротурбін, планова потужність яких – 72 МВт. Вітрова електростанція розміщуватиметься у Володимирецькому районі, що на Рівненщині, біля населеного пункту Довговоля.
На початку реалізації проєкту “Вітер-водень-аміак” заплановано встановлення вітрових електроустановок (ВЕУ), опісля – будівництво заводу, на якому вироблятимуть «зелений» водень. За словами керівника групи компаній MCL Миколи Герасименка, це – перший унікальний проєкт не тільки для Рівненщини, а й для всієї України:
“З однієї сторони, вітрові електростанції в Україні вже існують, з іншої сторони – це перший проєкт промислової вітроелектростанції на території Рівненської області, оскільки вже є компанії, що декларують подібні до нашої ініціативи. Тому питання полягає у тому, хто перший його реалізує, хто матиме надійних міжнародних партнерів”, – зазначає Микола Герасименко.
Процес виробництва електроенергії з вітру діє за таким алгоритмом: спершу вітер потрапляє до ВЕУ, установки крутяться та виробляють “зелену” енергію. Як пояснює Микола Герасименко, енергія від сукупності ВЕУ надходить у трансформаторну підстанцію, а далі потрапляє до ліній електропередач місцевого обленерго. За допомогою електроенергії, отриманої з водню, воду в електролізерах (апаратах для розкладу речовин постійним електричним струмом, – ред.) розподілятимуть на кисень та водень. Готовий продукт транспортуватимуть потенційному споживачеві.
Наразі компанія розробляє техніко-економічне обґрунтування, під час якого обиратиме потенційних постачальників, займається вибором оптимальної потужності апарату для розкладу речовин – електролізеру. Микола Герасименко запевняє, що під час технологічного процесу виробництва водню викидів шкідливих речовин в атмосферу не буде:
“Єдине, що може відбуватися, – викид в атмосферу чистого кисню. Наразі ми розраховуємо на стадії техніко-економічного обґрунтування можливість збору цього кисню, можливість його доосушення та використання у промисловості, медичній галузі чи інших, суміжних.”
Нелегалізований водень
Проте, якщо процес із розробкою самого водневого проєкту MCL динамічно триває, розробка відповідного правового поля для реалізації цього проєкту – під питанням. Микола Герасименко заявляє, що в Україні досі немає чітких вимог до процесів виробництва, зберігання, транспортування і продажу водню, його якості, а також відсутній тариф за його транспортування.
Як ми писали вище, Міністерство енергетики лише перебуває у процесі розробки Водневої стратегії України, що і передбачатиме ці три ключові елементи водневої енергетики: виробництво, транспортування та зберігання водню. Планується, що перший етап впровадження стратегії проходитиме упродовж 2021-2025 років.
Ситуацію із відсутністю спеціалізованого законодавства також підтвердили експерти Dixi Group, проаналізувавши правову базу для розвитку водневої енергетики у світі та Україні. Втім, швидкість підготовки нормативно-правової бази у країнах ЄС та Україні суттєво різняться.
У компанії MCL сподіваються на швидку реалізацію законотворчого процесу, що регулюватиме виробництво та збут водню в Україні. За попередніми планами, втілення проєкту “Вітер-водень-аміак” відбуватиметься з 2023 по 2025 роки.
“Ми сподіваємося, що матимемо ринкові конкурентні аукціонні процедури щодо продажу «зеленої» електроенергії, будемо мати ринкові прозорі умови прямих контрактів між виробником електроенергії, генерацією і споживачем. Якщо будуть успішні законотворчі ініціативи, то питання надходження інвестицій та реалізації цих проєктів в Україні – питання часу. Ми дуже очікуємо і покладаємо великі надії на Міненергетики, НКРЕКП та Кабмін”, – наголошує Микола Герасименко.
У перспективі Україну також розглядають транзитною територією для транспортування водню. Оцінюють різні шляхи для здійснення цих операцій, та найбільш перспективною вважається газотранспортна система, яка є доволі розвиненою у нашій державі. Але поки це питання далекої перспективи. І оскільки водень невигідно перевозити на великі відстані, потужності з його виробництва мають бути поблизу потенційних покупців цього джерела енергії, або навпаки.
Так, Микола Герасименко розповідає, що компанія MCL планує отримувати не лише водень, а й аміак. Наразі аміачні заводи в Україні отримують водень з метану. Єдине підприємство у західній частині України з виробництва аміаку – завод мінеральних добрив ПрАТ “Рівнеазот” (який розташований неподалік м. Рівного), який може бути потенційним споживачем продукції:
“Ми проводили попередні перемовини з підприємством. Розуміємо, що наразі єдиним шляхом експорту або продажу водню є аміак. Вартість аміаку на сьогодні має прив’язку до природного газу. Ми можемо везти потенційним споживачам водень на початку їхнього технологічного процесу, і речовина буде тієї ж якості, яку вони отримують з метану”, – говорить керівник MCL.
Компанія вже знайшла інвестора, що готовий вкладати іноземні кошти у реалізацію цього проєкту, однак хто саме це буде поки не розголошують, покликаючись на комерційну таємницю. MCL також шукає й інших потенційних споживачів водню. Головна умова – їх географічна наближеність до виробництва, оскільки транспортувати речовину на великі відстані підприємству не вигідно:
“За попередніми підрахунками, це абсолютно невигідно навіть на 150 км. В одному кубі газу – приблизно 8-9 кг водню. Якщо говорити про стандартний автовоз на 20-30 кубів, то водню буде зовсім мало. Логістичні витрати абсолютно нівелюють цю ідею. Експортувати водень наземним шляхом ми не можемо ніяк. Єдиний можливий варіант – це оператор ГТС України – магістральний газогін, або ж аміак. Аміак можемо експортувати або кораблями, або автовозами, або залізницею“.
До слова, Оператори газотранспортних систем (ГТС) України, Німеччини, Чехії та Словаччини – ОГТСУ, OGE, NET4GAS і EUSTREAM оголосили у вересні 2021 року, що спільно працюватимуть над ініціативою створення Центрально-Європейського водневого коридору.
Чи матиме проєкт загрози для довкілля?
Компанія MCL уже отримала позитивний висновок з оцінки впливу на довкілля (ОВД) щодо будівництва вітрової електростанції на території Володимирецького району. Екологічна організація “Українська природоохоронна група” (“UNCG”) минулого року проаналізувала повідомлення про наміри реалізації цього проєкту. Експерти мали кілька зауваг, серед яких – відсутність точних координат встановлення вітрових установок.
Як говорить фахівець відділу оцінки впливу на довкілля “UNCG” Павло Романов, на етапі публікації повідомлення на сайті Єдиного реєстру з ОВД природоохоронцям неможливо оцінити наслідки такого розміщення для довкілля на конкретній території. Зокрема, чи потрапляє планове розміщення вітротурбін на території природно-заповідного фонду, Смарагдової мережі, Екомережі чи поряд із ними.
Так, на території Володимирецького району розташовані 19 об’єктів природно-заповідного фонду, 5 екокоридорів, одне екоядро та 4 території Смарагдової мережі.
“Достатньо було б вказати в повідомленні координати ВЕС та об’єктів, які планують створювати та/або кадастрові номери задіяних земельних ділянок. В окремих випадках спорудження ВЕУ може нести небажані впливи на водні об’єкти, ґрунти, біорізноманіття”, – говорить Павло Романов.
Натомість керівник компанії Микола Герасименко зазначає, що на стадії реалізації ідеї фахівці MCL вказали географічні координати розміщення вітрових установок на сайті Єдиного реєстру з ОВД. Окрім того, за його словами, спеціалісти досі проводять дослідження флори та фауни території за шотландською методологією, яка передбачає цілодобову присутність науковців на майданчиках спостереження з використанням спеціального програмного забезпечення.
На етапі планування вітрового проєкту компанії повинні враховувати всі можливі наслідки для флори та фауни, вважає представник Української природоохоронної групи Павло Романов, який аналізував Повідомлення про планову діяльність MCL. Зокрема, обирати розташування установок подалі від міграційних шляхів птахів та рукокрилих, оскільки так зростає ймовірність їхнього зіткнення з лопатями турбін. Це призводить до пошкодження чи загибелі особин, якщо вітрова електростанція розташована на міграційному маршруті птахів.
“Міграційний маршрут буде змінено чи втрачено, можуть змінитись і точки призначення перелітних птахів, що раніше його використовували. Відповідно, змін зазнають екосистеми значних територій, куди птахи направлялися. Очевидно, що одні території почнуть деградувати, оскільки там з’явиться надлишкова кількість птахів, нетипова для цих місць. Інші території почнуть деградувати, оскільки там не з’явиться звична необхідна для біологічної стабільності кількість цих птахів. В результаті створюються ланцюжки руйнівних негативних ефектів”.
За його словами, також існує специфічний вплив від вітрових установок, що створюється внаслідок зорової ілюзії (стробоскопічного ефекту, – прим. ред.) від відблисків на лопатях. Це впливає на комфорт та здоров’я фауни, а зміна тіней від лопатей може створювати тривожність. Як наслідок, значна територія навколо ВЕУ стає некомфортною та небезпечною для фауни. Взимку існує вплив від розльоту льодяних уламків, що намерзають на лопатях.
“Є загроза безпосереднього знищення оселищ, а також флори та фауни під час будівельних робіт. Також ВЕУ потребують прокладання кабелів та комунікацій, по маршруту яких знищується флора. У проєкті можуть передбачатися рубки у лісових місцевостях. Території ВЕУ можуть облаштовувати парканами, внаслідок чого обмежується пересування фауни. Впровадження кардинально іншої господарської дії в середині периметру парканів впливає на біорізноманіття флори: воно збіднюється, перетворюючись на рудеральне“, – наголошує Павло Романов.
Різні вітрові установки мають різні рівні шумності. На рівень шуму може впливати і механізм, і геометрія лопаті, і режим обтікання (швидкість вітру, кут атаки лопаті тощо). Тож універсальних значень шуму, що підійшли б усім вітровим установкам, не існує, говорить Павло Романов. Він зазначає, що ці значення повинні наводити розробники звіту на основі математичного моделювання або замірів, проведених на аналогічних вітрових установках, що розташовані в інших місцях. Наскільки точними та чи відповідними будуть надані дані, спеціалісти можуть встановити лише після спорудження вітрових установок.
Втім, у відповідь Микола Герасименко зазначив, що будівництво водневого заводу також передбачає обов’язкову процедуру з оцінки впливу на довкілля. Як ми уже казали, наразі компанія розробляє техніко-економічне обгрунтування: обирає постачальників основного технологічного обладнання та оптимальну потужність електролізеру. Опісля цього розроблятиме відповідний звіт з ОВД, який повинен передбачати потенційні загрози для довкілля.
“У законі про оцінку впливу на довкілля немає жодного пункту, у якому вказано, що електроліз води підпадає під оцінку впливу на довкілля. Однак у нас є інші супутні технологічні процеси, які підпадають під ОВД – є затвердження запасів води, яку ми використовуватимемо. Ми повинні отримати спеціальний дозвіл на користування надрами після затвердження запасів,” – наголошує Микола Герасименко.
Висновки:
Україна, опинившись у центрі уваги ЄС в рамках розвитку водневої економіки та слідуючи європейським трендам, з різних боківпочала вивчати та долучатись до водневих ініціатив. Маючи величезний потенціал ВДЕ та великі амбіції, країна може стати невід’ємною частиною реалізації цілей Європейського зеленого курсу. Активна політика та готовність до співпраці європейських партнерів можуть стимулювати саме виробництво «зеленого» водню в країні.
Втім, як і будь-яке починання, розвиток водневого напрямку в Україні вимагає зусиль і, передусім, у подоланні технічних, економічних бар’єрів та розробки правової бази. На практиці з цими проблемами вже стикаються перші проєкти. Тому до очікувань з фіналізації та публікації Водневої стратегії України додаються сподівання на швидкі зрушення у розвитку правового поля для пришвидшення впровадження водневих проєктів.
Над статтею працювали: Юлія Гузій, Марія Доманська, Наталія Литвин (ГО “Екоклуб”), Альона Корогод (аналітичний центр DiXi Group).
