“Украинская энергетика” исследовала перспективные направления и предложения на рынке “зеленого” водорода для бизнеса.
Последние три года многие страны заявляли о принятии национальных водородных стратегий. В марте 2021 г. был представлен проект Дорожной карты для производства и использования водорода и в Украине. Сейчас в Министерстве энергетики при поддержке международных партнеров разрабатывают Водородную стратегию Украины. Однако бизнес уже сейчас представляет проекты, которые могут заинтересовать отечественных и иностранных инвесторов. В каких отраслях девелоперы предлагают развивать “зеленый” водород, узнавала “Украинская энергетика”
Почему именно ” зеленый ” водород?
Как рассказывают ученые, на планете водород (Н 2) в свободном состоянии практически не встречается. Поэтому он не является прямым источником энергии, а, подобно электричеству, выступает энергоносителем. В отличие от электричества, водород – источник химической энергии. Потенциал Н 2 проявляется в виде средства накопления энергии, особенно при использовании в нестабильных энергосистемах с использованием энергии солнца и ветра. Именно водород, который производится из ВИЭ, называют “зеленым”, “чистым” или возобновляемым водородом.
В отчете “Будущее водорода” от Международного энергетического агентства (МЭА) говорится, что “чистый” водород в настоящее время пользуется серьезной поддержкой со стороны правительств и бизнеса по всему миру, а количество политик и проектов быстро растет.
По информации МЭА, есть несколько направлений использования водорода. Основные отрасли промышленности, требующих значительных объемов Н 2 – нефтепереработка, производство аммиака, метанола и стали. Сейчас водород в промышленных масштабах производится с использованием ископаемого топлива, поэтому МЭА отмечает потенциале сокращения выбросов за счет перехода на “чистый” водород.
На транспорте конкурентоспособность автомобилей на водородных топливных элементах зависит от стоимости топливных элементов и заправочных станций, в то время как для грузовых автомобилей приоритетной задачей является снижение стоимости доставки водорода, объясняют в агентстве. При этом, судоходство и авиация имеют ограниченные варианты использования низкоуглеродистой топлива открывает возможности для водородного топлива.
В зданиях водород можно использовать в смесях с природным газом, эксплуатируя существующие сети. Наибольший потенциал – в многоквартирных и коммерческих зданиях, особенно в густонаселенных городах, в то время как более долгосрочные перспективы могут включать прямое использование водорода в водородных котлах или топливных элементах.
Важную миссию, как отмечают аналитики МЭА, выполняет водород в производстве электроэнергии. Водород – один из ведущих вариантов хранения возобновляемой энергии, а водород и аммиак можно использовать в газовых турбинах для повышения гибкости энергосистемы. Аммиак можно использовать на электростанциях для совместного сжигания с углем, хотя эти технологии еще в зародыше.
Эти доводы разделяют разработчики проекту Дорожной карты для производства и использования водорода в Украине. Специалисты считают, что масштабное производство и использование водорода в Украине в комплексе с мощным развитием возобновляемой энергетики позволит декарбонизировать энергетический сектор, инфраструктурную отрасль и промышленность.
Внимание международной водородной экономике уделяют и украинские промышленники. Например, летом 2020 г. ДТЭК первой из украинских компаний присоединилась к ассоциации Hydrogen Europe. Ассоциация обещает в ближайшие пару лет организовать пилотный проект с использованием водорода для дальнейшего развития технологии. Сейчас Hydrogen Europe объединяет 27 национальных ассоциаций и более 260 компаний.
Кроме того, интерес со стороны европейских инвесторов “зеленым” водородом активизировало украинские компании, которые занимаются девелопментом объектов генерации энергии из ВИЭ. Сейчас они работают над разработкой предложений для инвесторов по применению возобновляемого водорода для энергетики и промышленности.
Первый водородный проект украинских исследователей
Интересно, что первый ветроводородный комплекс в Европе должен был заработать в Украине в 1994 г. Это был исследовательский проект ученых Киевского политехнического института (КПИ).
Член-корреспондент НАНУ директор Института возобновляемой энергетики НАН Украины Степан Кудря рассказал, что 27 лет назад в пилотном ветропарке с 8 ветрогенераторами общей мощностью 160 кВт на научно-исследовательском полигоне “Десна” КПИ ученые исследовали различные системы аккумулирования.
Ученые испытывали щелочные и кислотные аккумуляторы, а также изучали схемы аккумулирования на основе водородных технологий. Электролизер для получения водорода было изготовлено в Харькове. Оборудование экспериментального ветроводородного комплекса должно было поддерживать стабильное энергообеспечение из ВИЭ. Мощность установки должна удовлетворить потребности локального потребления нескольких лабораторных сооружений.
К сожалению, пилотный проект по возобновляемого водорода не смогли запустить в Украине. Тогдашнее руководство НАНУ в момент отказалось от идеи, аргументируя неопределенностью, по их мнению, уровня безопасности водородного проекту.
Но разработка заинтересовала Датский центр по возобновляемой энергии Folkecenter , где также исследовали комплексное использование ВИЭ.
“Мы предложили воплотить станцию на базе их центра. Это был первый опыт работы электролизера с ветрогенератором, то есть первая в Европе ветроводородная станция, – рассказал Степан Кудря. – Украинские специалисты поставили для нее электролизер и выполнили монтаж установки”.
Ученые продолжают активно работать над практическими водородными технологиями. Например, сейчас специалисты ИВЕ НАНУ исследуют использование треккерных солнечных установок для частных домов, в комплексе с водородными решениями для аккумулирования энергии позволяют решать задачи автономного энергообеспечения.
По расчетам экспертов НАНУ, Украина имеет значительный природный потенциал для производства энергии из ВИЭ, что позволяет производить восстановительный водород. Общий потенциал среднегодового производства “зеленого” водорода составляет около 505 млрд. кубометров.
Представленные данные свидетельствуют, что территория Украины может стать площадкой для производства возобновляемого водорода не только для собственных потребностей в чистой энергии, но и для экспорта на рынок Евросоюза.
О современных перспективных промышленных проектов, Степан Кудря рассказал, что в Одесской области выбирают площадку для построения электролизного завода. Установка сможет производить восстановительный водород на экспорт в комплексе с будущей оффшорной ВЭС в Черном море. По мнению ученого, очень интересная разработка представлена также в пилотном проект на Ровенщине, где на промышленной ветростанции планируется производство водорода для получения “зеленого” аммиака.
Пилотный проект “ветер – водород – аммиак”
Ветровой проект по производству “зеленого” водорода в Украине, мощности которого построят на севере Ровенской области, анонсировали в апреле 2021 г. Во время конференции “Переход от” зеленого “тарифа к рыночным условиям” проект представила компания MCL, которая занимается разработкой объектов генерации электрической энергии из ВИЭ.
Реализацию проекту именно в формате “ветер – водород – аммиак” специалисты представили, как решение проблем, связанных с балансировкой, диспетчерскими ограничениями и реализацией перехода ВИЭ-генерации от “зеленого” тарифа к рыночным условиям.
Будущий ветропарк “Владимирец” будет состоять из 12 инновационных ветротурбин по 6 МВт каждая, общей мощностью 72 МВт. Генераторы будут расположены возле села Долговоля Варасского района Ровенской области. Специалисты MCL информируют, что прогнозируемое производство электроэнергии будет составлять около 230 ГВт-ч. на год.
С помощью электрической энергии, производить ветрогенераторы, воду в промышленных электролизерах распределять кислородом и водород. Далее полученный “зеленый” водород планируют сжижать и транспортировать потребителю.
Сейчас девелоперы проекту проводят технико-экономические расчеты участка по производству “зеленого” водорода, а именно выбирают тип и мощность основного (электролизера) и инфраструктурного технологического оборудования (в т.ч. системы накопления и хранения электроэнергии), продолжается выбор земельного участка с учетом оптимальной логистики.
Поскольку процесс электролиза требует значительных объемов воды, пока в двух потенциальных локациях, к планируемому размещению будущего завода, проводят гидрогеологические исследования запасов подземных вод.
Концепцией проекту предусмотрено 100% реализации “зеленого” водорода. Таким партнером может быть, например, ОАО “Ривнеазот”. Кроме одного из основных украинских предприятий по производству аммиака и аммиачных удобрений, прорабатываются другие возможные варианты реализации водорода, в том числе – для ГТС Украины.
Специалисты компании сообщают, что разработка участка по производству “зеленого” водорода проводят совместно с представителями нескольких европейских компаний по производству электролизеров. Это позволит перейти от теории к уже реализованной практики.
“Пакет строительства ветропарка уже готов. Сейчас проводим расчеты ТЭО для участка по производству “зеленого” водорода. Сейчас перед нами важный этап привлечения стратегического партнера для софинансирования данного проекта”, – уточняет Николай Герасименко, руководитель MCL.
По оценкам специалистов компании MCL, внедрение проекту должно состояться в течение 2023-2025 гг. Реализация пилоту предполагается с привлечением иностранного капитала, поэтому команда активно работает над поиском инвестиционных партнеров. Сейчас проект реализуется за собственные средства MCL.
Разработчики отмечают, что реализация пилотного проекта снизит финансовую нагрузку на бюджет за счет полного ухода от “зеленого” тарифа и обеспечит дополнительные налоговые поступления за счет международных инвестиций и деятельности объекта. Несмотря на это, девелопер ожидает государственную поддержку проекта в формате лояльного законодательной базы в будущий “водородной” отрасли и отсутствия бюрократических процессов при получении необходимой разрешительной документации.
По словам руководителя MCL, производство аммиака из возобновляемого водорода имеет экономическую целесообразность и с точки зрения оптимальной логистики и высокого спроса на аммиак в качестве сырья для производства органических удобрений.
Как сообщил Николай Герасименко, реализация данного мультиформатного проекта “ветер-водород-аммиак”, способная обеспечить инвестиции в отрасль ВИЭ, дополнительные налоговые поступления в государственный и местный бюджеты, уменьшить влияние на окружающую среду из-за сокращения выбросов парниковых газов. Кроме того, экологизация процесса производства позволит экспортировать аммиак, аммиачные удобрения и сельскохозяйственную продукцию на рынки Европейского Союза даже после введения пограничного углеродного налога с 2023 г.
“Введение пограничного углеродного налога ЕС – важный вопрос, поскольку вся продукция экспортируется из Украины в ЕС будет дополнительно облагаться с расчетом к выбросам СО 2 во время ее изготовления, – комментирует актуальность проекту Николай Герасименко. – Ожидания рынка говорят, что этот налог будет составлять 40-50 евро за тонну выбросов СО 2 . Именно неготовность к новым условиям украинской промышленности и сельскохозяйственного производства, может стать своеобразным “холодным душем” для украинской экономики. Поэтому разработчиком проекту был выбран именно такой механизм его реализации “.
Пилотный проект “солнце – водород – аммиак”
Эксперт в водородной энергетике, директор ООО “Аргус Сервис” Максим Сагдиев предлагает инвесторам рассмотреть проект солнечной станции мощностью до 125 МВт в Херсонской области.
Цель проекту – производство “зеленого” водорода на юге Украины за счет собственной солнечной генерации и его поставки в ЕС и на внутренний рынок.
Знакомство Максима Сагдиева с водородом состоялось три года назад, сначала в виде транспортного топлива. В 2018 г. он установил мировой рекорд скорости в США на соляном озере Бонневиль на мотоцикле ИЖ-49 с использованием бензина. Затем, по его словам, захотел попробовать для соревнований более прогрессивное топливо – переоборудовал мотоцикл на водород.
Впоследствии инженер-изобретатель познакомился со специалистами из водородных технологий Института материаловедения им. Францевича НАН Украины. За три года энтузиаст так погрузился в тему водорода, сейчас принимает участие в работе Технического комитета стандартизации 197 “Водородные технологии”, пишет научные статьи о водородную энергетику и собрал вместе с главным партнером Сергеем Мироновым команду профессионалов, которая разрабатывает проекты внедрения в экономику “зеленого “водорода.
Инвесторам предлагается рассмотреть солнечный парк на площади 223 га в Херсонской области, с возможностью масштабирования на последующих стадиях проекту до 766 и 1500 га. Этот регион характеризуется достаточной инсоляцией (около 1500 кВт-ч на кв. м в год) без высоких температур.
На первом этапе проекту разработчики предлагают производить электроэнергию на СЭС мощностью от 100 МВт. По оценкам специалистов, электролизер на 50 МВт позволит производить 6150 тонн “зеленого” водорода в год.
Для транспортировки газообразный водород предлагают превращать в жидкое состояние: аммиак или толуол. Завод расположен недалеко от логистических центров, обеспечивает оптимальную доставку как в ЕС, так и на внутренний рынок.
Все этапы производства, транспортировки и доставки “зеленого” водорода клиенту разработчики собираются контролировать с помощью блокчейну – прозрачной технологии управления с помощью распределенных реестров.
Для транспортировки “зеленого” водорода компания предлагает различные решения: в газообразном или сжиженном состоянии, превращенным в аммиак (NH3) или сохраненным в жидких органических носителях (LOHC). Компания проработала технологические и экономические показатели для всех трех вариантов, детали предоставляет инвесторам по запросу. Специалисты ООО “Аргус Сервис” оценивают “зеленый” аммиак как оптимальный водородный носитель.
Кроме того, специалисты предлагают масштабирования проекту со 100 МВт СЭС на первом этапе, до 300 и 600 МВт на второй и третьей стадиях проекту с мощностями электролизов 150 и 300 МВт соответственно. За счет масштабирования разработчики прогнозируют снизить стоимость продукта до 30%.
В компании уверены, что сочетание передовых технологий, используемых полную цепочку создания производства “зеленого” водорода, масштабируемость сделают проект экономически интересным для инвесторов.
Стоимость проекта “зеленого” водорода начинается от 3,2 евро за кг на ранних стадиях и опускается ниже 2,3 евро за кг на третьей стадии масштабирования “, – уверяют разработчики.
Сейчас завод по производству “зеленого” водорода/аммиака находится на стадии проектирования. Подобрано основное оборудование и выполнено раздел ТЭО.
Максим Сагдиев делится наблюдениями относительно роста внимания рынка к водородных решений.
“Есть интерес со стороны инвесторов. Переговоры ведем одновременно с несколькими компаниями. Все темы, мы обсуждаем, касаются водородных технологий и проектов”, – уточняет руководитель инжиниринговой группы “Аргус Сервис”.
Домашнее задание для развития водородной экономики
Разработчики проектов по производству возобновляемого водорода считают, что Украина должна активно готовиться к внедрению водородной энергетики.
“Украина с водородом работает более 100 лет. Сейчас пришло время модернизировать технологии и внедрять водородные технологии для новых потребностей. Их бесконечное количество, а наши специалисты креативные и технически грамотные, – уверен Максим Сагдиев. – У нас достаточно возможностей для внедрения водородных технологий, а именно в металлургии, транспорте, энергетике, фармации, нефтепереработке, пищевой промышленности”.
Николай Герасименко отмечает, что водородный направление очень перспективное, учитывая мировые тенденции экологизации бизнеса.
“Внедрение водородных проектов позволяет диверсифицировать зависимость украинских производителей от природного газа, а также уменьшит стоимость украинской продукции на рынках ЕС с учетом углеродных пошлин”, – напоминает он.
Директор Института возобновляемой энергетики НАН Украины Степан Кудря считает, что для развития отрасли стране необходима долгосрочная программа. Сейчас для разработки водородной стратегии Украины Минэнерго привлекает специалистов его института, а также представителей Украинской водородной совета и Госэнергоэффективности.
Степан Кудря прогнозирует, что при условии благоприятной государственной политики Украины способна производить 1 млрд. кубометров возобновляемого водорода до 2030 г., а к 2040 г. этот показатель может вырасти до 5 млрд. кубометров.
“Ученые нашего института постоянно изучают потенциальные возможности по производству водорода. Украинский водородная совет занимается продвижением интересов Украины в Европейском энергетическом сообществе. Благодаря этой профильной ассоциации нам удалось представить наш отчет в европейской ассоциации Hydrogen Europe, которая выделила на Украине 10 ГВт мощностей для установления электролизеров”, – добавляет Степан Кудря.
Среди неотложных задач эксперт называет работу над водородным законодательством. Степан Кудря информирует, что Институт возобновляемой энергетики и Украинский водородная совет выступили с законодательной инициативой интеграции водородных и энергетических решений законодательной базы Украины. “Нормативная база по водороду у нас на” нуле “. Украине необходимо адаптировать 67 европейским стандартам “, – уточняет ученый.
В свою очередь разработчики проектов также ожидают государственную поддержку в виде гармонизированного с европейским нормам законодательства и прозрачных правил во время получения необходимой разрешительной документации. (Лариса Белозерова, специально для Украинской энергетики/Энергетика Украины и мира)
(ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ НОВОСТИ. Проголосуйте сами и посмотрите итоги голосования – https://poll.app.do/3204985)