Под Харьковом прошли испытания шкафных газорегуляторных пунктов (ШГРП) на работу со смесью природного газа и водорода в пропорции 80% на 20%. Это известные многим “желтые шкафы”, снижающие давление газа, прежде чем он попадет в дома или на предприятия.
Это новая технология, цель которой – заменить часть природного газа “зеленым” водородом, при сгорания которого не образуются углеродные выбросы. Она имеет как много преимуществ, так и немало проблемных моментов, связанных в первую очередь со стоимостью перехода на нее.
Kosatka.Media побывала на испытательном полигоне и рассказывает, как новая технология может изменить нашу жизнь, и что специалисты думают о реалистичности ее воплощения в Украине.
Что происходило на полигоне
Особенностью водорода является значительно меньший размер его молекулы по сравнению с природным газом. И если наполнить сети чистым водородом, он очень быстро выветрится. А вот смесь 80% (газ)/20% (водород) считается оптимальной для газовых сетей, поэтому ее потенциально можно использовать для обогрева домов и приготовления пищи.
Испытания, которые устроили работники АО “Харьковгаз”, должны показать, пригодны ли ШГРП, произведенные RGC Production, для работы с газоводородной смесью. Они оборудованы H2-ready регуляторами Pietro Fiorentini, которые имеют сертификат на работу с 20% смесью водорода от производителя.
Тестировались пять наиболее распространенных типов ШГРП мощностью от 50 куб. м/ч до 350 куб. м/ч, которые используются для регулирования газа для бытовых и небольших промышленных потребителей газа.
Сейчас подобные эксперименты проводятся во всем мире, и если украинские опыты будут успешными, это позволит не только уменьшить “углеродный след” в окружающей среде (так как водород при сгорании не образует углерод), но и продавать оборудование украинского производства за границу.
В начале испытаний каждый из ШГРП продувают инертным газом (азотом), после чего подают смесь метана и водорода.
В течение серии экспериментов специалисты газовой службы проверяли узлы и автоматику ШГРП. Например, как работают предохранительно-запорные клапаны (должны останавливать движение газа, если давление станет слишком высоким или низким), и не выходит ли газ через соединение.
Главная же цель тестов – проверить, держат ли ШГРП давление. Для этого “шкафы” должны стоять под рабочим давлением в течение 12:00, а газовики с помощью детекторов газа периодически проверяют, нет ли утечек.
“На полигоне находятся обычные ШГРП – такие же, которые мы выпускаем на наших заводах. Регуляторы, которые сертифицированы для работы с 20% смесью водорода, уже на них стоят на них с самого начала. То есть, специально “под водород” мы их не модифицировали. Уже через несколько дней “шкафы” с полигона поедут к своим заказчикам”, – сказал заместитель руководителя водородного проекта РГК Игорь Гоцик.
Это не первый цикл испытаний – перед этим подобные тесты провел “Житомиргаз”. Позже их проведут в Днепропетровской, Волынской и Ивано-Франковской областях.
Чем Украине “заправлять” свою трубу
В РГК говорят, что тестируют только технический аспект поставки газоводородного “коктейля”. Экономику этого процесса не просчитывают. А вот как раз к экономическому измерению перехода на водород есть огромные вопросы. По крайней мере, сейчас.
Прежде всего – где взять столько водорода? Украина в 2020 г. потребила около 30 млрд. м3 природного газа. Даже замещение его водородом на 20% означает потребность в 6 млрд. м3 водорода. Это огромный объем.
Как пояснил Kosatka.Media президент Всеукраинского водородного совета Александр Репкин, точно сказать, сколько сейчас водорода производится в Украине, очень сложно.
“Сейчас это частные производства и найти их объемы очень трудно. Но даже нельзя сравнивать с теми объемами, которые будут нужны – они в десятки раз меньше”, – пояснил Репкин.
К тому же, как ни странно, “не каждый водород одинаково полезен”: в современной энергетике различают целых 6 видов происхождения водорода – в зависимости от количества углерода, попадающего в окружающую среду во время его производства.
“Зеленый водород” производится электролизом воды с помощью электроэнергии из ВИЭ. Углеродный след при этом не образуется.
“Серый водород” – это водород, производимый из метана с выбросами CO2.
“Коричневый водород” производится из газифицированного угля с выбросами CO2. Считается наименее экологичным.
“Голубой водород” – это “серый” или “коричневый” водород, но с улавливанием и хранением углерода (обычно с эффективностью 50-70%).
“Желтый водород” или “розовый водород” – при его производстве для электролиза используется электроэнергия, произведенная на АЭС.
“Бирюзовый водород” – получают путем пиролиза метана с образованием побочного продукта – твердого углерода.
Сама логика декарбонизации говорит о том, что нулевой уровень углеродных выбросов должен быть уже на этапе производства водорода. Это означает, что экологический барьер могут преодолеть только “зеленый” и “желтый” водород. При этом в 2019 году около 96% мирового производства водорода было получено из ископаемого топлива и только 4% – от электролиза. То же касается и водорода, который производится в Украине – сейчас он выступает в роли технического газа, а не “зеленого” энергоносителя.
Второй момент – сколько будет стоить “зеленый” водород. По подсчетам эксперта в сфере энергетики Георгия Гавриленко, энергозатратная часть стоимости водорода, производимого из “зеленой” электроэнергии путем электролиза воды составляет 15,2 грн./куб. м (без НДС). Тогда как самая низкая цена, по которой предлагают природный газ населению сейчас – 8,8 грн./м3.
“Это только энергозатратная часть стоимости водорода. Полная стоимость включает стоимость химического обессоливания воды, амортизационные отчисления, транспортировку, эксплуатационные расходы (стоимость реагентов, зарплата, запасные части, ремонт, техническое обслуживание и др.) И станет как минимум вдвое больше, то есть может достичь 30 грн./м3”, – подсчитал Гавриленко.
Кроме того под использование газоводородной смеси нужно будет адаптировать газовые сети (так как водород легче проникает сквозь неплотные соединения).
“Придется инвестировать в инфраструктуру. Если мы рассматриваем водород как продукт будущего, то нужно проводить редизайн и модернизацию сетей (замену стыков, фланцев, регуляторов и т.д.) с учетом к водорода, который может поступать в сети”, – сказал Игорь Гоцик.
Водород может быть интересным уже сейчас
В то же время заместитель директора по научной работе Института газа Национальной академии наук Украины Константин Пьяных напоминает, что стоимость “зеленой” электроэнергии постоянно снижается. Например, в Саудовской Аравии уже реализован проект по генерации электроэнергии на СЭС со стоимостью 1 кВт 1,3 цента. При таких условиях производство “зеленого” водорода становится экономически привлекательным уже сейчас.
“Если брать стоимость “зеленого” киловатта 1,3 цента, то для производства 1 кубометра водорода нужно 4,5 кВт электроэнергии, что стоит 6 центов. Чтобы заместить 1 куб природного газа, нужно 3 куба водорода. Пусть это будет стоить 20 центов, или 6 грн… А сейчас бытовые потребители покупают газ по 8 грн./куб. м, а предприятия по 15 грн./куб. м. Это уже сейчас интересно”, – сказал Kosatka.Media Пьяных.
Он добавил, что газовые сети Украины и так требуют замены. Если делать это правильно, то и потерь водорода в сетях не будет.
“Уже отработано, какими должны быть уплотнители, с чем надо работать. И если все сделать правильно, то и с природным газом проблем не будет, и с водородом. И даже при условии, если водород будет вытекать, то в процентах его будет вытекать больше, чем природного газа, но из-за того, что его калорийность меньше, чем природного газа, то получается, что в калориях мы будем терять меньше, чем теряли бы в природном газе. Также эту смесь газов можно будет хранить в наших подземных хранилищах”, – сказал Пьяных.
Все другие подводные камни в использовании водорода, по его мнению, можно решить законодательным стимулированием и регулированием.
“Если стране что-то нужно, можно сделать такое законодательное поле, чтобы это было интересно. Сейчас не идет речь о том, что кто-то будет платить меньше или больше. Сейчас мы говорим – мы движемся туда, куда движется мир, или сидим и ничего не делаем. Даже Россия, имеющая природный газ, готова заходить на рынок водорода, если на него есть спрос. Почему мы должны быть в стороне от этого?”, – подытожил Пьяных. (Ярослав Маркин, Kosatka.media/Энергетика Украины и мира)