Що таке воднева стратегія і чому кліматична спільнота ставиться до неї з пересторогою

Що таке водень, де його можна використовувати та чи дійсно цей енергоносій може бути ефективним кліматичним рішенням з нульовими відходами. Ці питання ІА Дивись.info обговорила з експертами.

Зелена енергетика зараз розвивається швидше, ніж будь-коли раніше. І не лише тому, що це екологічно, а насамперед тому, що це шлях до енергетичної незалежності країн.

Для нас уже звичними стали енергія сонця, вітру, різні види біопалива тощо. Однак у світі починають використовувати й інший вид палива — водень. Він екологічний і до того ж є найпоширенішим елементом у природі. Водень виготовляють з води, використовуючи електроенергію.

На такому пальному можуть працювати автомобілі, яхти, літаки; його можна використовувати замість природного газу у промисловості та опалювати житло; з нього можна виробляти електроенергію та використовувати як акумулятор великої потужності.

Сьогодні уже ніхто не сперечається, що з часом автомобілі на відновлювальних джерелах енергії витіснять традиційні авто з двигунами внутрішнього згоряння.

Тож водень - нова зірка на глобальній сцені рішень кліматичної кризи.

Представники великої промисловості та уряди багатьох країн планують зробити розвиток водню одним з пріоритетів свого зеленого курсу, на запровадження якого виділять щонайменше трильйон євро. Також інтерес до його виробництва та використання стрімко зростає серед основних нафтових і газових компаній.

У липні 2020 року Європейський Союз прийняв власну водневу стратегію, де Україні відводиться місце пріоритетного партнера у виробництві та постачанні (експорті) водню, зокрема до Німеччини.

Проте кліматична спільнота обережно ставиться до цього енергоносія. Бо його вплив на клімат повністю залежить від того, як він виробляється.

Чи дійсно водень – ефективне кліматичне рішення з нульовими відходами

Водень – найрозповсюдженіший елемент у всесвіті, хоча в чистому вигляді у природі його майже немає. Він міститься у воді, вуглеводнях та інших органічних сполуках. Тож для того, щоби використовувати цей елемент як енергоносій, першочерговим викликом є його отримання із зазначених сполук.

У дискусіях навколо розвитку водневої економіки водень розглядають як енергоносій, який можна транспортувати та накопичувати, а не як основне джерело енергії.

Європейські економічні експерти зазначають, що у багатьох випадках розмови про водень – це лише привід продовжити використання викопних палив. Оскільки він схожий за певними властивостями на метан, це дозволить у майбутньому нафтовидобувним компаніям легко перепрофілювати частину своєї інфраструктури на водневу. Це набагато простіше і дешевше, аніж вже зараз змістити фокус виробництва на нову енергоефективну електрифіковану економіку на основі відновлюваних джерел енергії. Тому виробники нафти та газу особливо зацікавлені у розповсюдженні та використанні цього елемента як нового нібито «чистішого» чи «низьковуглецевого» палива.

«Водень дійсно розглядають сьогодні як перспективне екологічне пальне. Проте варто розуміти, що йдеться виключно про «зелений» або «чистий» водень, який видобувається методом електролізу води. Якщо електроенергія, яку використовують для електролізу, вироблена із ВДЕ (відновлювальні джерела енергетики) – можемо вважати водень дійсно найбільш екологічним пальним сьогодні.

Саме згадана технологія серйозно розглядається як джерело видобутку водню у Європі. За даними BNEF, до 2050 року «зелений» водень зможе забезпечити близько 24% світового споживання енергії.  За оцінками ЄС, до 2030 року в місцях з дешевою енергією від ВДЕ такий вид палива почне конкурувати з «традиційним».

Уряди більше 10 країн світу уже опублікували свої водневі стратегії. У контексті розвитку цієї галузі енергетики Європа розглядає Україну як переспективного учасника ринку, зокрема у напрямку розміщення потужностей з видобукту водню, а також його збереження й транзиту в інші держави через широкорозгалужену газотранспортну систему», – розповідає координаторка коаліції «Енергетичний перехід» Наталія Литвин.

Водень не буде доцільним у багатьох секторах економіки. Ти паче існує декілька його видів. І деякі з них «чистими» ніяк не назвеш.

«Про водень дійсно дедалі більше говорять як про кліматичне рішення. Але варто розуміти, що з економічної та технологічної точки зору він буде доцільним лише у кількох секторах економіки: у важкій промисловості, у вантажному транспорті (який пересувається на середні та довгі дистанції), а також, можливо, в авіації. Також є чимало галузей хімічної промисловості, де водень також, найімовірніше, буде хорошою альтернативою викопному паливу. А от щодо використання водню скрізь і усюди, як-от для опалення будинків чи у приватних авто – тут у міжнародної спільноти науковців та експертів є багато питань.

Влоднночас чи є водень кліматичним рішенням, залежить від того, з чого він виробляється. Якщо джерело – викопні палива будь-якого типу (газ, нафта чи вугілля), то такий водень не можна назвати чистим. Але саме такий (особливо «блакитний», тобто вироблений з газу чи нафти, з наступним уловлюванням та зберіганням викидів парникових газів) зараз просувається у Євросоюзі, США та інших країнах. Чому? Бо нафтогазова промисловість хоче зберегти усю свою інфраструктуру та видобування, закриваючи очі на екологічні наслідки та на те, що вже є альтернатива водню – електрифікація, електромобілі, відновлювані джерела енергії», – пояснює фахівчиня з кліматичної та енергетичної політики Центру екологічних ініціатив «Екодія» Анна Акерман.

Скорочення споживання енергії через впровадження заходів з енергоефективності та перехід на відновлювані джерела енергії є основою енергетичної трансформації.

«Оскільки перетворення водню у теплову чи електричну енергію не спричиняє прямих викидів забруднюючих речовин або викидів діоксиду вуглецю в атмосферу, про нього дедалі більше говорять як про чистіше у порівнянні з нафтою чи газом паливо. Проте, якщо подивитися на повну картину роботи з воднем, то можна побачити, що при електролізі для виробництва великої його кількості потрібно багато води високої якості, електролізер(и) та електроенергія. Якщо ж електроенергія надходить з відновлюваних джерел, то єдині викиди парникових газів – це викиди, пов’язані із створенням інфраструктури для виробництва. Тому саме скорочення споживання енергії через впровадження заходів з енергоефективності та перехід на відновлювані джерела енергії є основою енергетичної трансформації», – говорить фахівчиня з енергетичної політики Центру екологічних ініціатив «Екодія» Анна Богушенко.

В Україні з'явились перші авто, які працюють на водні

Водень вже давно рекламується як майбутнє для легкових автомобілів. По суті, це електричний транспортний засіб, який працює на стисненому водні і має нульовий рівень викидів вуглецю.

Такі автомобілі заправляються так само швидко, як і автомобілі на викопному пальному і мають аналогічну дальність проїзду.

Нещодавно Канадська асоціація водню та паливних елементів опублікувала звіт про переваги водневих транспортних засобів. Серед інших пунктів було сказано, що вуглецевий слід таких автомобілів на порядок нижчий, ніж у електромобілів.

Однаку звіті BloombergNEF йдеться про те, що для основної частини ринку легкових, вантажних автомобілів та автобусів, технологія з використанням акумуляторів є більш дешевим рішенням, ніж паливні елементи.

Подібну заяву зробив німецький автоконцерн Volkswagen: «Що стосується легкового автомобіля, все говорить на користь акумулятора і практично нічого не говорить на користь водню».

У світі все ще є дуже мало заправних водних станцій, і їх будівництво навряд чи стане пріоритетом під час пандемії коронавірусу.

Порівняти витрату водню з витратою бензину дещо складно. Але приблизно розклад такий: серійна Toyota Mirai може проїхати на 4 кг водню (це повний бак) 350-500 кілометрів. Ціна 1 кг водню, наприклад, у Німеччині, (де вже є невелика мережа спеціальних АЗС), близько 9 євро. При ціні бензину або дизпального близько 1 євро і витраті 5 – 7 л/100 км машина з ДВС виходить більш вигідною, причому суттєво.

Нещодавно в Україні з’явився перший автомобіль, що заправляється воднем – японський седан Toyota Mirai.

В Україні  планують розбудовувати інфраструктуру для водневого транспорту. Серед перших кроків – сертифікація ще одного авто та створення першої водневої заправки. Поки ж автомобіль будуть заправляти в сусідній Польщі.

За словами власника авто та керівника Української водневої ради Олександра Рєпкіна, процес сертифікації був складний та тривав півтора місяця. Він запевняє, що відтепер у всіх, хто забажає розмитнити водневу машину, на все піде лише три дні.

За вживаний водневий автомобіль з Японії Рєпкін заплатив 15 тисяч доларів.

Toyota Miarai – перший у світі водневий електромобіль, який найбільше продається. У травні 2021 року японський седан встановив новий рекорд пробігу на водні – на одній заправці електромобіль подолав понад тисячу кілометрів. Енергію для його генерації отримують з поновлюваних джерел, що означає повну відсутність шкідливих викидів.

У звичайному авто у двигуні спалюється бензин чи газ. А водневий працює за іншим принципом. Водень не зникає в баку автомобіля, як бензин, а знову перетворюється на воду. Це електромобіль, який виробляє електричну енергію за рахунок поєднання водню з бака з киснем, який є в нашому атмосферному повітрі. Утворюється хімічна реакція. Виробляється вода і створюється електрична енергія. Через цю воду на заводі чи просто на заправці пропустили електричний струм, який і розділить Н2О на кисень та водень. А потім цей зріджений водень під тиском заправляють у бак, вимірюючи не літрами, а кілограмами. 5 кілограмів водню коштують 49 доларів – і далі в машині мембрана знов об'єднає два гази та виділить електричну енергію.

Деякі експерти запевняють, що водень – це не просто автомобільне пальне майбутнього. Це справжня революція в енергетиці. Німеччина вже кілька років заявляє про зацікавленість з переведення всіх своїх електростанцій з вугілля на водень. При цьому, німці хочуть отримувати його з України. Торік почалися переговори про будівництво заводу в Запорізькій області. А для експорту газу до Європи планують використовувати потужності української газотранспортної системи.

«Потенційно водневі авто є набагато ефективнішим вирішенням проблем, ніж електромобілі на акумуляторах. Причина у тому, що акумуляторні машини істотно програють у транспортному відношенні існуючим автомобілям із ДВС. Це через у специфіку зарядки.

По-перше, такому електромобілю необхідне місце стоянки (умовно нічної) з підведенням електрики, що у містах в принципі далеко не усім автовласникам доступно. Але головне в іншому: навіть якщо запас ходу майже чи зовсім не поступається авто із ДВС, то тривалим є процес самої зарядки. Якщо бензином авто заправляється за кілька хвилин, то зарядити електромобіль, навіть на станції швидкої зарядки – це мінімум десятки хвилин, а то й години. До того ж швидка зарядка негативно позначається на ресурсі батарей. Такі тривалі зупинки на кожну «заправку» неприйнятні у далеких поїздках.

Водневий автомобіль заправляється так само, як і бензиновий, за кілька хвилин. Тому з точки зору споживача – це вирішення тієї проблеми, яку акумуляторні електромобілі не вирішують. Окрім того, якщо вже говорити про екологічні проблеми, то постає проблема утилізації самих батарей. Тоді як із водневими авто вона не стоїть так гостро.

Питання у тому чи буде та коли створена інфраструктура для заправки водневих авто в Україні. Заправляти їх «у домашніх умовах» не вийде», – розповідає експерт Вадим Володарський.

Екоактивісти вважають, що перед Україною зараз стоять пріоритетніші завдання: розвивати громадський транспорт у містах, робити його якомога комфортнішим та екологічнішим, сфокусувати зусилля на тому, щоб у нас розвивалися ті напрямки та технології, які підтвердили свою ефективність, економічну та соціальну доцільність.

«Насправді у різних країнах Євросоюзу відрізняються пріоритети стосовно екологізації транспорту. Не можна сказати, що Європа ставить за мету розвивати саме водневий транспорт, адже тут є альтернатива – електричний транспорт, який стає дедалі доступнішим. У тій же Норвергії повально розвивається саме електротранспорт і державна політика спрямована на це.

В Україні, на мою думку, стоять базовіші завдання: ми мали би поки що розвивати громадський транспорт у містах, робити його якомога комфортнішим та екологічнішим (транспорт на електроенергії, біогазі). Також розвивати велоінфраструктуру. Робити все, щоби люди пересаджувалися з авто на комфортний громадський транспорт, потяги. Саме це є головним кроком для того, щоб наші міста можна було назвати «Європейськими», – вважає Анна Акерман.

Експертка зазначила, що водень може бути доцільним у транспорті, але все ж таки не у приватному, а у вантажних перевезеннях на великі дистанції. Тож варто сфокусувати зусилля на тому, щоб у нас розвивалися ті напрямки та технології, які підтвердили свою ефективність, економічну та соціальну доцільність.

Які сектори перші в черзі на «озеленення» воднем

Є декілька галузей, про які говорять у контексті запровадження водневих технологій.

«По-перше, водень може відігравати важливу роль для транспорту, який важко декарбонізувати іншим чином. Йдеться про вантажний транспорт, судноплавство та авіаперевезення. Якщо говорити про електротранспорт, то на сьогодні він є найбільш енергоефективним, економічно та кліматично доцільним рішенням. Це за умови повного переходу на виробництво електроенергії з відновлюваних джерел.

По-друге, у деяких галузях промисловості пряме використання ВДЕ технічно складне та неефективне завдання. Тому у водні вбачається ключ до вирішення проблеми декарбонізації, наприклад, металургійної та цементної промисловості. Зелений водень може замінити вугілля в металургії, особливо ефективно це буде після впровадження низьковуглецевих технологій, енергоефективних заходів та повторного використання ресурсів. При виробніцтві цементу спалювання водню допоможе досягти необхідних високих температур, проте на сьогодні цементні печі не можуть працювати з цією технологією і потрібна повна заміна наявної інфраструктури»,- коментуя Анна Богушенко.

Ще одним сектором, де досліджується ефективність використання водню – опалення будівель та забезпечення гарячого водопостачання. Міжнародні дослідження не підтримують доцільність такого використання водню за наявності кращих технологій, як-от теплові насоси. І, звичайно, розглядається його використання в секторі енергетики для зберігання енергії та балансування системи. Тобто водень може стати сезонним акумулятором. У часи високої ВДЕ-генерації надликшову електроенергію можна перетворювати у водень. Його можна зберігати протягом довгого часу і забезпечувати додаткове виробництво електроенергії у пікові години. Проте ця технологія значно програє в енергетичній та економічній ефективності тим же акумуляторним системам.

Чому кліматична спільнота обережно ставиться до цього енергоносія

«Кліматична спільнота уважно слідкує за водневою політикою. Це пов’язано з тим, що вплив водню на клімат повністю залежить від того, як він виробляється. Також впровадження заходів з енергоефективності та відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) є більш ефективною та доступною альтернативою у більшості задач з «озеленення» енергетичного сектору. І саме зелений водень сумісний з кліматичною нейтральністю. Він генерується шляхом електролізу з ВДЕ. На сьогодні його виробництво обмежується лише демонстраційними проєктами», – додає співрозмовниця.

Якщо говорити конкретно про Україну, то ми маємо обережно ставитися до того, що пропонує уряд стосовно розвитку водневих технологій.

«Я спілкуюся з багатьма експертами, які працюють у галузі енергетики в країнах ЄС. Для них особливо відчутно, що за просуванням водневих технологій стоять представники нафтогазової галузі, а також пов’язаних з нею секторів (наприклад, великі автовиробники). Оскільки Євросоюз затвердив зелений курс на зменшення викидів парникових газів та посилення кліматичної політики, очевидно, що представникам традиційних галузей доводиться знаходити нові рішення та трансформувати своє виробництво. Але вони так само зацікавлені якомога довше зберегти усю ту інфраструктуру, яка розбудовувалася десятиліттями: починаючи від виробництва нафти та газу, до їхнього транспортування, розповсюдження газозаправними станціями вздовж доріг і до налагодженого циклу виробництва автомобілей з двигуном внутрішнього згорання.

Вся ця інфраструктура старого зразка є малопридатною до використання в електрифікованій економіці, де потрібен не видобуток газу, а виробництво електроенергії з відновлюваних джерел (з сонця, вітру); де потрібні не газозаправні станції, а нові електромережі та розгалужена система підзарядки для електротранспорту, які доступні усім бажаючим; де в автомобілях немає взагалі двигуна внутрішнього згорання, тож дизайн автомобілів і їхнє виробництво має бути принципово новими і плануватися з нуля.

Якщо говорити конкретно про Україну, то ми також маємо обережно ставитися до того, що пропонує уряд стосовно розвитку водневих технологій. Очевидно, що зараз вони розглядаються не як кліматичне рішення для країни та українців, а як можливість заробити на експорті цього нового енергоносія в інші країни.

Особливо зацікавлена в українському водні Німеччина, адже вона має чітку кліматичну політику та водневу стратегію і розуміє, що матиме великі потреби у цьому елементі, але не зможе їх забезпечити самостійно. Тож офіційні представники уряду цієї країни пропонують Україні виробляти водень з відновлюваних джерел та експортувати його на захід. Це принесе користь Німеччині, і на цьому хтось зможе заробити в Україні. Але таким чином Україна замість того, щоб розвивати власну чисту енергетику, по факту експортуватиме її за кордон. Таким чином Україна сприятиме німецькому енергетичному переходу, а не своєму», – резюмувала Анна Акерманн.

Анастасія БЕДРІЙ