Содержание:
  1. Как получают водород
  2. Главные игроки
  3. Состоится ли водородная революция в Украине
  4. Революция в практике. Начнём с вашего автомобиля
  5. Проблемы водорода
  6. В чем проблема построения сети водородных АЗС?
  7. Как могла бы изменить мир водородная энергетика? Прогноз
  8. Водородные электростанции
  9. Какова цена водорода и как она формируется
  10. Сколько это будет стоить потребителю

Наша планета – на пороге революции. И неудивительно, что речь идет о технологическом прорыве. Потому что водород – это самый простой элемент, самое экологическое решение. Водород – это, собственно, вся наша жизнь.

Присоединяйтесь к нам Facebook и принимайте участие в дискуссиях

"Мы переживаем наиболее исторический момент в развитии водородной энергетики", – убеждает главный исполнительный директор европейской ассоциации Hydrogen Europe Йорго Хатцимаркасис.

Когда мы смотрим на звезды ночного неба – на самом деле видим, как "горит" водород. Именно поэтому почти все они так ярки. Первым химическим элементом, образовавшимся после Большого Взрыва, был водород. Как самый простой элемент, он является одним из главных строительных материалов Вселенной. Даже наше Солнце состоит из водорода на 75%.

СПРАВКА. Водород открыл в 1766 году английский химик Генри Кавендиш. Он выяснил, что при смешивании кислорода и водорода образуется вода. Это открыло путь к изучению свойств водорода и его применению в разных областях жизни.

Одной из его основных особенностей является большой потенциал водорода как энергетического источника. Он может быть использован в качестве топлива для создания электроэнергии и его сгорание образует только воду, что делает его одним из наиболее экологически чистых источников энергии.

Как именно изменится наша жизнь, что уже воплощается в реальность, а на что понадобится еще одна-две декады – об этом в спецпроекте LIGA.net, написанном совместно с компаниями и международными специалистами отрасли.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Водородный проект для железных дорог от Deutsche Bahn и Siemens Mobility, Германия, 2022 год (фото – EPA-EFE/SASCHA STEINBACH)

Как получают водород

На сегодняшний день в мире ежегодно производят около 75 млн тонн в виде чистого водорода и 45 млн тонн в виде смеси газов.

За почти три столетия работы с водородом изобрели немало разных технологий его получения, но традиционными считаются три: конверсия (превращение) метана или углеводородов; конверсия твердых топлив, таких как уголь; электрохимический электролиз (разложение под воздействием тока) воды.

Для конверсии углеводородов требуются газ, нефть или уголь. В электрохимическом способе используют воду, где ее разлагают током на кислород и водород. Прямо как на уроках химии в школе, но в промышленных масштабах для этого требуется много энергии.

Наука и бизнес инвестируют средства, время и знания в возобновляемые источники, чтобы сделать производство чистым – а значит, рентабельным и экологичным. Это и есть та революция, которая происходит прямо сейчас.

Читайте также

Перспективные методы производства водорода:

– биохимический метод (когда водород добывают с помощью бактерий);

– плазмохимический метод.

Однако масштабы полученные водорода таким образом ограничены опытными установками.

В зависимости от процесса производства водорода в современной водородной энергетике существует целая гамма цветовых терминов. Специалисты выделяют белый, серый, синий, желтый и зеленый водород.

Белый водород встречается в газообразном состоянии в природе в подземных залежах. Серый получают из ископаемого топлива под действием высоких температур и давления без улавливания парниковых газов. Синий получают по тем же технологиям, что и серый, но часть выбросов улавливают. Желтый производится методом электролиза воды с использованием электроэнергии с АЭС. Зеленый, или чистый, водород получают в результате электролиза воды с использованием возобновляемой энергии.

Результаты изучения технических характеристик и технологических параметров установок по производству водорода показывают, что наиболее приемлемые для решения задач в комплексе с возобновляемыми источниками энергии – это электролизные установки, рассказывает LIGA.net член-корреспондент Национальной академии наук Украины Степан Кудря.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Ветряные турбины на ветряной электростанции на юге Британии, 11 апреля 2022 года (фото – EPA-EFE/NEIL HALL)

"Целый ряд промышленных предприятий разных отраслей и энергетики использует его благодаря достаточной простоте и надежности получения такого водорода", – говорит он.

С экономической точки зрения именно плазмохимический метод получения водорода некоторые учёные называют наиболее перспективным. Им занимались и в Украине, в частности, во Львовском национальном университете "Львовская политехника", рассказывает LIGA.net профессор Зеновий Знак.

"Метод позволяет разлагать соединения, содержащие водород, с образованием газообразного молекулярного водорода. Таким методом можно разлагать воду, нефть или газ, а также сероводород", – говорит профессор.

Плазмохимический метод достаточно энергозатратен, но правительства некоторых государств (например, США) оказывают государственную поддержку проектам атомных электростанций, генерирующих электричество, а избыток энергии используют для производства водорода. Конгресс США недавно выделил на энергетическую сферу США $1,7 трлн на 2023 год.

За эти деньги также предусмотрено построить атомные электростанции, которые одновременно генерировали бы водород. Принцип прост: АЭС генерирует энергию, но ее потребление неравномерно в течение суток, поэтому ночью энергия от АЭС идет на электролиз воды и выработку водорода.

Главные игроки

Уже более 20 стран и 50 корпораций разработали долгосрочные программы развития водородных технологий, вплотную приблизившись к технопрорыву.

Эти программы реализуются при государственной поддержке посредством предоставления льгот, бюджетного финансирования, международной кооперации. Не только Евросоюз в целом, но и отдельные страны утвердили на правительственном уровне собственные водородные стратегии, видя в водороде невероятную перспективу.

Водородная дорожная карта Европы (Hydrogen Roadmap Europe), Австралийская национальная водородная стратегия (Australia's National Hydrogen Strategy), Национальная водородная стратегия Германии (Die Nationale Wasserstoffstrategie), Водородная стратегия для климатически нейтральной Европы. В США, например, водородные технологии развиваются в последние 20 лет.

Важный шаг сделала Еврокомиссия, одобрив план перехода ЕС на зеленую энергетику и отказ от российских энергоресурсов. REPowerEU рассчитан до 2030 года и требует около 300 миллиардов евро. По плану страны ЕС должны нарастить долю возобновляемой энергии до 45%.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Госсекретарь Германии по климату Гигольд, министр экоперехода Испании Рибера, министр энергетики Люксембурга Турмес, министр окружающей среды Ирландии Райан (фото – EPA-EFE/MARTIN DIVISEK)

Развитие водородной энергетики напрямую связано с развитием инфраструктуры поставки водорода. И сейчас это условный общечеловеческий "проект номер 2". Первый – это, собственно, водородные технологии.

Развитием занимаются все развитые страны: США , Япония, страны ЕС дают этому высокий приоритет. От успеха реализации водородных проектов "зависит экономическая безопасность стран" – об этом прямо говорят стратегии развития. И в это вкладываются миллиарды долларов.

По состоянию на 2021 год, размер мирового рынка водородной энергетики оценивался в $130 миллиардов со стабильным ростом в 5% годовых.

В Евросоюзе с целью ускорения создана ассоциация "Водород Европа" (Hydrogen Europe), объединяющая более 100 промышленных компаний, около 68 научно-исследовательских организаций и 11 национальных водородных ассоциаций.

Главный исполнительный директор Hydrogen Europe Йорго Хатцимаркасис считает, что Европа стоит на пороге водородного будущего.

"Мы переживаем наиболее исторический момент в развитии водородной энергетики в Европе. Мы в Hydrogen Europe готовим промышленный план по зеленому соглашению. На который европейцы посмотрят впервые, потому что до этого делали лишь несколько стран", – рассказывает Йорго Хатцимаркасис.

Одна из инициатив – водородный банк, открытие запланировано на 17 мая.

"У нас есть сомнения, что нам будет достаточно 3 млрд евро, которые сейчас заложены. Для успешного внедрения водородных проектов должны быть ежегодные вклады. Но в любом случае в этом году комиссия уже объявила, что для внутренних проектов ЕС выделит 800 млн евро", – говорит Хатцимаркасис.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Король Испании Фелипе VI; гендиректор Iberdrola Хосе Игнасио Санчес Галан и региональный президент Castilla La-Mancha Эмилиано Гарсиа Пейдж открывают водородную электростанцию (фото: EPA-EFE/JESUS MONROY)

В Украине на госуровне идут работы по эффективному внедрению водородных технологий – разработан и передан на обсуждение проект водородной стратегии, составляется пошаговая дорожная карта.

Энергетическая ассоциация Украинский водородный совет развивает новую водородную экономику и энергетику, утверждает ее президент Александр Репкин.

"Еще в 2018 году мы первыми присоединились к организации "Водород Европа". Ведется работа над концепцией развития использования водорода в Украине до 2035 года и национальным планом действий в возобновляемой энергетике на 2020-2030 годы", – говорит Репкин.

Состоится ли водородная революция в Украине

2 февраля 2023 г. Украина и Евросоюз подписали договор о сотрудничестве в сфере возобновляемых газов и водорода. Украина может стать мощным игроком, полагают в украинском правительстве.

Читайте нас в Telegram: только важные и проверенные новости

Для Украины использование водорода в перспективе позволит снизить потребление угля, газа, нефтепродуктов и ядерного топлива. Для энергосистем на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) водород дает возможность создавать длительные межсезонные запасы энергии.

Вітряні турбіни
Ветряные турбины на ветряной электростанции на юге Британии, 11 апреля 2022 года (фото – EPA-EFE/NEIL HALL)

"Украина до сих пор очень зависима от импорта природного газа. Замещение газа водородом и его использование там, где это возможно в химической промышленности и ряде других производств, в длительной перспективе принесет нам значительные преимущества", – объясняет LIGA.net Артем Семенишин, исполнительный директор Ассоциации солнечной энергетики Украины.

В планах ЕС предусмотрено место и для Украины.

Страны ЕС – участники водородного рынка в стратегической инициативе Green Hydrogen Initiative 2x40 gigawatt зафиксировали, что Украина должна создать 10 ГВт новых мощностей по производству зеленого водорода.

Кроме того, Еврокомиссия хочет, чтобы до 2030 года Украина экспортировала водород в ЕС и сохраняла его, рассказывает LIGA.net Барт Бибьюк, исполнительный директор Clean Hydrogen Partnership.

"Водорода нам нужно будет много. Нам нужно будет укрепить способность европейской цепочки добавленной стоимости. Мы бы хотели быть мировыми лидерами до 2050 года. К 2060-му у нас амбициозные цели – мы хотим первыми стать климатически нейтральным континентом в мире", – говорит Бибьюк.

Украина обладает существенными возможностями стать поставщиком зеленого водорода в ЕС. У страны есть прямая инфраструктурная связь с европейским рынком, что обеспечит валютные поступления и прямые инвестиции из стран Европы, говорит директор Института возобновляемой энергетики.

"Потенциально в Украине можно производить до 500 млрд кубометров водорода, что эквивалентно 160 млрд кубометров природного газа. Ежегодные потребности Украины в газе – около 30 млрд кубометров. Если даже будет использовано 50% потенциала зеленого водорода, то это более чем вдвое покрывает потребление страны. Остальное можно будет экспортировать", – говорит Кудря.

Стоит вспомнить, что для Украины водородная энергия очень перспективна, поскольку глубже 80 метров в Черном море есть огромные залежи сероводорода – токсичного газа, состоящего из серы и водорода.

В промышленности работать с сероводородом научились давно, потому что его получают в процессе очистки нефти. Однако обычно его перерабатывают традиционно – методом Клауса и получают серу. Немецкий химик изобрел этот метод в 1883 году, когда о водороде не думали. Так что при такой переработке сероводорода – водород теряется.

Новейшие же методы переработки сероводорода, как плазмохимический, позволяют получить оба ценных продукта: серу и водород, рассказывает LIGA.net профессор Знак.

Кроме того, ученые исследовали и методы очищения сероводорода с помощью природного минерала цеолит. В украинских Карпатах цеолита очень много, и он обладает способностью поглощать в себя газы. Поэтому это еще один способ, как можно получить водород, – с помощью карпатских минералов и черноморского сероводорода.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Судно проплывает мимо офшорной ветровой электростанции у залива Виттстебл, Британия, 2022 год (фото – EPA-EFE/NEIL HALL)

Использование любого водорода, в том числе декарбонизированного, очень важно, убежден главный исполнительный директор Hydrogen Europe: "Использовать любой водород, будь то зеленый, желтый или синий, очень важно. Это позволяет двигать водородную экономику вперед. В США платятся премиальные на определенный объем декарбонизированного водорода".

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Способы получения водорода (Инфографика – Дарья Дмитренко/LIGA.net)

Революция в практике. Начнём с вашего автомобиля

При сжигании килограмма водорода выделяется примерно втрое больше энергии, чем при сжигании жидкого углеводородного топлива, и где-то в четыре раза больше, чем при сжигании твердого топлива типа угля. Плюс при сжигании не появляется парниковый углекислый газ.

Водород имеет наибольшую массовую плотность энергии. В одном килограмме водорода энергия такая же, как примерно в трех килограммах бензина.

Водородные двигатели генерируют значительно меньше вредных выбросов и не производят вредных отходов, накапливающихся в бензиновых.

Недавно ЕС принял новый закон, ограничивающий использование двигателей внутреннего сгорания на транспорте до 2030 года и некоторые страны активно к этому готовятся, как Германия, говорит LIGA.net Себастьян Бойе, старший эксперт по коммуникациям Немецкого энергетического агентства.

"Европарламент утвердил новые требования по выбросам CO₂. С 2035 года в ЕС запретят новые легковые автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Поэтому в Европе активно обсуждают, как двигатели с электронным водородным топливом будут способствовать сокращению CO₂", – говорит он.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Минивэн MG Euniq 7 на водородных топливных элементах. Выставка Auto Expo, Индия, 12 января 2023 года (фото – EPA-EFE/HARISH TYAGI)

"Разработки некоторых экспериментальных двигателей находятся на ранних стадиях, – рассказывает LIGA.net эксперт по зеленому водороду датской консалтинговой инженерной группы Ramboll, PhD Карлос Бернуй Лопес. – С другой стороны, топливные элементы, использующие водород без выбросов парниковых газов, доступны уже давно. Их подключают к электрическим двигателям для использования электроэнергии".

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Демонстрация водородных энергетических двигателей, Китай, 18 октября 2022 года (фото: EPA-EFE/WU HAO)

Несколько сотен водородных машин участвуют в демонстрационных проектах и имеют возможность заправляться почти на тысяче заправок по всему миру. Водородные автобусы являются экологической заменой традиционному общественному транспорту. Тестируются водородные лодки, которые могут заряжаться прямо в море за счет накопления солнечной энергии.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Водородная заправка Hypower в международной демонстрационной зоне водородной энергетики Daxing в Пекине, 2022 год (фото – EPA-EFE/WU HAO)

Немецкая компания Vestas, производящая ветровые электростанции, разработала первое в мире грузовое судно с водородным двигателем. Водородную Тойоту можно подключить к домашней сети и производить ток для одного дома в течение недели. Существуют водородные модели чего угодно: скутеров, вертолетов и самолетов, тракторов, инвалидных колясок и дронов.

С 2013 года французская компания Alstom разрабатывает технологию локомотивов на водороде. В конце 2018 года в Германии запустили два поезда на топливных элементах. К 2021 году они успешно прошли испытания, и немецкое правительство заявило о запуске 14 водородных поездов в 2021-м. Поезда развивают скорость до 140 км/ч и имеют запас хода до 800 км. В 2025 году компания хочет запустить грузовые поезда на водороде.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Проект Hydrogen для железной дороги от Deutsche Bahn и Siemens Mobility, Германия, 2022 год (фото – EPA-EFE/SASCHA STEINBACH)

Основатель Universal Hydrogen Пол Еременко надеется, что к 2025 году его продукт позволит использовать водородные топливные элементы на борту небольших самолетов, перевозящих 40-60 человек.

О водородных перспективах думают даже авиационные гиганты, такие как Airbus. Компания объявила о планах выпустить к 2035 году небольшие модели самолетов на 100 мест, работающие на водороде. Недавно они совершили 15-минутный тестовый полет на 40-местном пассажирском самолете Dash-8.

Еще одна авиакомпания, специализирующаяся на полетах чисто на водороде, – ZeroAvia. Она надеется открыть сообщение на водородных самолетах между Лондоном и Роттердамом уже в следующем году.

Украина тоже не отстает. Представители отечественного бизнеса в 2021 году пролоббировали сертификацию в Украине первых водородных автомобилей Toyota Mirai. Заправлять эти два автомобиля пока будут в Польше, однако разговоры о первой водородной заправке в Украине идут активно.

Проблемы водорода

Их три: проблема производства, транспортировки и хранения водорода.

"Использовать водород для прямого сжигания – нонсенс, необходимо специальное оборудование – топливные ячейки. Также водород нужно хранить", – объясняет инженер компании KNESS Анатолий Безпалюк.

Если транспортировать – необходимо модифицировать трубопроводы или перевозить его в виде аммиака, либо метанола, добавляет Безпалюк. Для изготовления водорода необходимы определенные материалы и технологии, еще не достигшие объемов, способных удовлетворить текущие потребности.

Для хранения водорода есть разные технологии.

Первая: хранить при высоком давлении – начиная от 300 атмосфер и выше. В некотором разрабатываемом транспорте хранение водорода предусмотрено при давлении даже в 700 атмосфер.

Читайте также

Второй метод – в виде сжиженного водорода. То есть, его нужно сжать и охладить до –252°C, чтобы водород превратился в жидкость. Это так называемое криогенное топливо. На таком водороде летали шаттлы программы Space Shuttle.

Для хранения криогенного топлива требуются давление и температура. Возникает проблема с термоизоляцией: потеря холода происходит быстро. Поэтому глобально хранение водорода остается нерешенным вопросом.

Европейская водородная ассоциация рассматривает возможность закачки водорода в подземные газовые хранилища. И даже в соляные шахты, рассказывает Барт Бибьюк.

"Мы рассматриваем подземные газовые хранилища. Мы еще изучаем, можно ли это внедрить, потому что водород тогда нужно будет смешать с газом. Также мы изучаем возможность хранить водород в соляных шахтах", – говорит он.

Транспортировка водорода также требует спецматериалов, чтобы не происходило водородной коррозии. Водород обладает очень высокой способностью проникать через щели, даже через резьбовые соединения. Водород также образует взрывоопасные смеси в очень широком диапазоне.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Трубопроводы станции разгрузки судов с разными видами топлива, Германия, 2022 год (фото – EPA-EFE/RONALD WITTEK)

Несмотря на то, что сейчас масштабы производства водорода в мире относительно невелики, уже возникают вызовы построения новых магистралей для его транспортировки, а некоторые страны уже планируют начинать танкерные поставки этого зеленого топлива, такие как Норвегия и Австралия.

Транспортировка водорода в ЕС – это вызов, в частности, и для Украины, рассказывает Ян Вайтершуц, президент Словацкой водородной ассоциации.

"Как транспортировать водород к европейским потребителям из Украины – это большой вопрос. Значительная нефтегазовая сеть проходит через Словакию. Мы потребляем до 100 000 тонн газа в год. Мы хотели бы заменить этот газ водородом", – говорит Вайтершуц.

Лопес утверждает, что, прежде всего, проблемы также связаны с отсутствием дешевого топлива, но в ближайшее время это удастся преодолеть.

"Трудности связаны с отсутствием дешевого зеленого водорода. Производство других видов ископаемого топлива дороже. Однако в ближайшие годы благодаря снижению цен на возобновляемые источники энергии будет доступно все больше экологического водорода", – говорит специалист Ramboll.

Несмотря на сложность перехода на водород в транспорте, в ближайшие годы сфера достигнет своего расцвета, прогнозирует Степан Кудря.

"Водородный транспорт может преодолеть недостатки других электромобилей с низким диапазоном пробега и необходимостью частой зарядки. Прогнозируется, что в ближайшие пять лет производство транспортных средств на топливных элементах будет находиться на стадии масштабного развития", – говорит LIGA.net член-корреспондент Национальной академии наук Украины.

Подписывайтесь на наш Instagram: полезные объяснения актуальных тем

В мире уже есть зарекомендовавший себя водородный транспорт, поэтому глобальный переход на него – это дело времени, считает Андрей Гончарук, менеджер немецко-украинской промышленно-торговой палаты.

"В транспорте понемногу происходят водородные перемены. В 2017 году Германия запустила первые водородные поезда фирмы Alstom. Такие уже есть и в Великобритании. В этом году их хотят запустить и в Китае", – рассказывает Гончарук.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Премьер-министр Австралии Скотт Моррисон (в центре) посещает водородный центр Toyota в Альтоне, Мельбурн, Австралия, 09 ноября 2021 года (фото – EPA-EFE/JAMES ROSS AUSTRALIA AND NEW ZEALAND OUT)

В чем проблема построения сети водородных АЗС?

Теоретически, по утверждению даже крупных нефтяных компаний, для заправки водородом можно использовать традиционные заправочные станции. Для этого их нужно лишь немного модернизировать. Процесс заправки водородом очень схож с тем, как авто заправляют газом.

Многие мировые нефтеперерабатывающие компании начали вкладываться в разработку водородных процессов, таких как лидеры – Shell и Aramco. Хотя на первый взгляд им это не выгодно, потому что это будет создавать конкуренцию.

В мире сейчас насчитывается до тысячи водородных АЗС, подключенных к онлайн-платформе h2.map.eu. На ней можно узнать их локации и выяснить их текущее состояние: открыты, закрыты или на обслуживании.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Мобильная водородная заправочная станция для железной дороги, Германия, 2022 год (фото – EPA-EFE/SASCHA STEINBAC)

Новая транспортная стратегия ЕС значительно расширит сеть водородных заправок, считает Бибьюк, исполнительный директор Clean Hydrogen Partnership.

"Европейский Союз сейчас прорабатывает новую политику. Согласно ей одна газовая заправочная станция должна быть каждые 150 км на дорогах. Мы хотим охватить этой сетью всю Германию, Данию, страны Бенилюкса, Испанию и Италию, а также Восточную и Южную Европу", – говорит он.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
В аэропорту Инчхон, Южная Корея, открыта первая водородная зарядная станция в стране, 2022 год (фото – EPA-EFE/YONHAP SOUTH KOREA OUT)

В Европе сейчас активно создается водородный рынок, в том числе водородных АЗС. Resato – одна из международных нидерландских компаний, которая занимается созданием таких заправок и работает с некоторыми украинскими компаниями по водородным проектам, рассказывает Хендрик Сийтсма, менеджер по международным продажам Resato.

"Рынок водородных заправок по всему миру и в Европе развивается достаточно быстро. Мы ожидаем, что в 2030 году у нас будет 1500 заправок. Европа, конечно, это делает, чтобы не зависеть от России и быстрее перейти к нейтральному энергетическому статусу", – говорит LIGA.net Сийтсма.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Управляющий директор Infraserv Hoechst Крейсинг объясняет канцлеру Германии Шольцу функции водородной заправочной станции для поездов, промышленный парк Hoechst во Франкфурте-на-Майне, Германия, 9 августа 2022 года (фото – EPA-EFE/RONALD WITTEK)

Разработка таких станций базируется в Европе на двух началах. Первое – должное финансирование и гранты, второе – наличие самих водородных автомобилей, говорит Сийтсма: "С водородными машинами и АЗС в свое время возникла классическая дилемма, кто первый – курица или яйцо. Без станций не будет машин, без машин не будет станций. К сожалению, это и сейчас самая большая проблема, хотя в последнее время заправки появляются в Европе как грибы после дождя".

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Президент Франции Эмманюэль Макрон выступает на представлении энергетической политики Франции без углеводородов до 2030 года, Париж, Франция, 12 октября 2021 года (фото – EPA-EFE/LUDOVIC MARIN)

Готовой панацеи для запуска водородного рынка нет, потому что каждая страна в ЕС решала вопросы с водородом индивидуально, заключает эксперт.

"С чего-то надо начинать. В Германии рынок водородных заправок начался с построения АЗС без конечного осознания, как будет производиться водород и какие авто будут там заправляться. В Нидерландах действовала программа, которая связывала производство водородных авто с построением АЗС. В некоторых странах ЕС начинали с мини-заправок, как со стартапов", – говорит Сийтсма.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Сравнение водородных и бензиновых авто (Инфографика – Дарья Дмитренко/LIGA.net)

Как могла бы изменить мир водородная энергетика? Прогноз

Переход на водород – это следствие "тектонических изменений" в мировых политиках и экономиках в результате нефтяных кризисов, объясняет Андрей Гончарук.

"Энергетический переход как явление в современном значении появился в 1970-х годах прошлого века. Тогда во многих западных демократиях происходили тектонические изменения в политике, экономике и энергетической политике. Их повлек глобальный нефтяной кризис и дебаты о влиянии атомной энергетики", – говорит Гончарук.

Прорыв водородной энергетики некоторые ученые прямо называют революцией: она должна полностью изменить основы экономики стран мира.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Министр энергетики Нидерландов Роб Джеттен на заводе Green Hydrogen, Испания, 2023 год (фото – EPA-EFE/Jesus Monroy)

Япония уже приняла программу развития водородной энергетики к 2040 году. А созданный в Бельгии в 2017 году Совет по водородным технологиям (Hydrogen Council) намерен добиваться включения производства водорода в перечень ключевых технологий большого энергетического перехода.

Важно, что этот Совет – не просто очередной совещательный орган. Его членами являются компании, которые лоббируют в государствах свои интересы: Airbus, BMW Group, Bosch, Rolls-Royce, Honda, Hyundai, Kawasaki, Microsoft, Siemens Energy, Toyota. Более того, несколько водородных автомобилей Toyota уже лицензированы в Украине.

Европейская водородная стратегия предусматривает, что в 2020-2024 годах в ЕС должно быть установлено как минимум 6 ГВт водородных электролизеров, которые будут производить до 1 млн тонн водорода из ветровой или солнечной энергии. К 2030 году – 40 ГВт электролизеров и 10 млн тонн чистого водорода. Для этого в 2020 году был создан Европейский альянс чистого водорода (European Clean Hydrogen Alliance). Он является платформой, в которой сотрудничают промышленность, власть, общественность и Европейский инвестиционный банк.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Планы по развитию водородной энергетики в Европе (Инфографика – Дарья Дмитренко, Liga.net)

За последний десяток лет водородная энергетика совершила значительный рывок, рассказывает Барт Бибьюк. Следующая цель – стабилизировать мощности и перейти к более дешевым материалам.

"За 10 лет мы шагнули от 100 кВт возобновляемой энергии до 100 МВт. У нас есть амбиция достичь 100 ГВт электромощности для выработки возобновляемого водорода. Остальные мы планируем импортировать, чтобы избавиться от зависимости от российских источников. Мы хотим иметь стабилизационный запас в 10-20МВт и заменить некоторые материалы, такие как иридий, чтобы уменьшить затраты на производство", – говорит он.

Германия – лидер в Европе по внедрению зеленого водорода. Водородные проекты существенно удешевят стоимость водорода, уверяет Гончарук, менеджер Немецко-украинской промышленно-торговой палаты.

"Зеленый водород должен покрывать 40% потребностей в транспортном секторе к 2030 году. Немецкое правительство планирует инвестировать 9 млрд в развитие водных технологий и экономики. Благодаря этому ожидается, что добавленная стоимость от таких мероприятий достигнет 32 млрд евро. К этому времени 1 кВт/час, полученный на водороде, должен стоить шесть евроцентов", – говорит Гончарук.

В Германии сейчас большой импульс в развитии водородной экономики, рассказывает эксперт по коммуникациям Немецкого энергетического агентства.

"Сейчас в Германии у нас есть 110 водородных проектов, 95 из которых имеют мощность в один мегаватт и больше. Их общая мощность в планировании, строительстве и эксплуатации уже составляет 3,7 ГВт", – говорит Бойе.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Водородные дроны на выставке H2 MEET 2022, Южная Корея (фото – EPA-EFE/YONHAP SOUTH KOREA OUT)

Лишь несколько примеров, как водородная энергетика будет изменять мир:

1. Уменьшение выбросов углекислого газа: водород не выбрасывает углекислый газ, поэтому водородные топлива могут являться важным средством улучшения качества воздуха.

2. Уменьшение зависимости от нефти: водород может стать альтернативой нефти, что уменьшает зависимость от неустойчивых внешних поставок топлива и геополитических отношений.

3. Улучшение энергоэффективности, в частности в транспорте и промышленности, где водородные топлива могут быть использованы для замены более углеродсодержащих топлив.

4. Развитие новых технологий, таких как водородные топливные элементы и системы хранения водорода, что открывает путь к более эффективному и экологическому использованию энергии.

5. Развитие новых рынков и бизнес-моделей, которые могут стимулировать инновации и развитие экономики. Немецкое правительство планирует значительно нарастить производство именно зеленого водорода, поскольку энергетические потребности Германии к 2050 году значительно возрастут, говорит Гончарук.

"В своем исследовании за 2019 год институт Фраунгофера приходит к выводу, что в 2050 году Германии может понадобиться 800 Т/Вт ежегодно. Поэтому к тому моменту правительство планирует нарастить производство зеленого водорода до 400 миллионов тонн", – уточняет эксперт.

Для этого, согласно инициативе ассоциации Hydrogen Europe, к 2030 году ЕС должен увеличить собственные мощности производства электролиза водорода на 45 ГВт и получить дополнительные 40 ГВт за пределами Евросоюза. Однако даже значительное масштабирование мощности электролиза водорода до 80 ГВт не удовлетворит этот спрос, говорится в исследовании.

Водородные электростанции

Одну из первых в Европе ветроводную станцию создали украинские и датские ученые в Фолькецентре (Дания) еще в 1995 году. Датская сторона предоставила ветроустановку и выполнила строительные работы, украинская – электролизер и смонтировала установку. Были также проведены совместные исследования по работе автомобиля на водороде.

Один из пионеров также – Vesta Hydrogen в Германии. Для производства водорода там используются солнечные панели и ветроэнергия. Vestas работает на рынке Германии с 1986 года, и на сегодняшний день компания установила более 8790 ветровых турбин общей мощностью более 17 ГВт.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
У ветряной электростанции в Литтл-Чейн-Корт в Ромне, на юге Британии, 2022 год (фото – EPA-EFE/NEIL HALL)

Еще одним проектом является The H2Future Project в Австрии. Эта электростанция использует возобновляемую электроэнергию для производства водорода.

В рамках программы Common European Interest (IPCEI) правительство Германии финансирует интегрированные водородные проекты по всей цепочке стоимости водорода: от производства экологически чистого водорода и инфраструктуры до использования в промышленности и транспортировке.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Часть водородной топливной станции для поездов в промышленном парке Hoechst, Германия, 2022 год (фото – EPA-EFE/RONALD WITTEK)

Есть проекты, направленные на использование водорода в мегаполисах. К примеру, Hydrogenious LOHC Technologies в Германии. Он предполагает использование водорода для электропитания больших городов.

Один из самых амбициозных – Hydrogen Energy California в США. Этот проект закладывает строительство водородной электростанции мощностью 300 МВт. Например, все потребности Киева – это 1000 МВт. То есть одна такая станция сможет обслуживать миллионы людей. А также – в случае с этим проектом – производить до миллиона тонн минеральных удобрений.

Недавно американская Westinghouse, занимающаяся атомными станциями, заявила, что пытается соединить малые атомные электростанции с генерированием водорода за счет производства избыточного количества электроэнергии в определенный период времени электрохимическим способом.

В Украине мощности на водороде, ориентированные на внутренние потребности, в течение многих лет действовали на атомных и теплоэлектрических станциях. В настоящее время отечественные атомщики разрабатывают проект исследовательского производства водорода на базе работающих электролизных установок АЭС. Зеленые водородные электростанции находятся в стадии проектирования.

Революция водорода. Новая история LIGA.net о мире через 25 лет
Кто больше всего вкладывает в водородные технологии (Инфографика – Дарья Дмитренко/LIGA.net)

Какова цена водорода и как она формируется

Цена зеленого водорода зависит от многих факторов и формируется из комплекса условий, объясняет Безпалюк, инженер-исследователь KNESS.

"Его стоимость составляет около 3-7$/кг. На это влияют производство, транспортировка, хранение и использование водорода. С развитием технологий и увеличением масштабов производства стоимость водорода может уменьшиться в будущем", – объясняет инженер-исследователь.

Читайте также

В целом, стоимость водорода и водородных проектов пока высока из-за высоких затрат на весь комплекс факторов, а также из-за низкого уровня развития этой отрасли по сравнению с другими источниками энергии.

Всё зависит от масштабирования процесса. Принцип рыночного формирования цены на водород очень просто понять по аналогии телефонов. Сначала новые модели очень дорогие, а затем, по мере того как осваивается технология и масштабируется производство, себестоимость уменьшается.

Сколько это будет стоить потребителю

Стоимость водорода может различаться в зависимости от способа производства, типа использования, региона и конкуренции на рынке. Водород, полученный из электролиза воды, будет дороже водорода, полученного из природного газа.

Но в течение 5-10 лет ожидается паритет между стоимостью зеленого водорода, полученного, например, от солнечной энергии и текущими ценами на серый водород, полученный из углеводородов, объясняет Кудря.

"По данным исследований, стоимость возобновляемого водорода может снизиться с нынешнего уровня 2,50-6,80 $/кг до 1,40 $/кг к 2030 году, а к 2050 году она упадет до 0,80 $/кг. Последние события на мировом энергетическом рынке, связанные с существенным повышением стоимости природного газа в 2021 году, внесли в это заметные изменения. Зеленый водород уже сегодня конкурентоспособен с серым и голубым водородом", – говорит он.

По словам Йорго Хатцимаркасиса, объединение мощностей АЭС с генерацией водорода позволит существенно снизить цену.

"Существует большой ядерный потенциал. Вместе с возобновляемыми источниками он позволит и получить водород, и снизить цену на него. Энергия АЭС является одной из самых дешевых, соответственно, стоимость водорода, полученного с использованием этой энергии, будет меньше", – говорит представитель Hydrogen Europe.

Также стоимость водорода может быть определена его качеством. Например, водород высокой чистоты (содержащий меньше примесей) может быть дороже, чем водород с более высокой концентрацией примесей.

Различные водородные проекты оцениваются по-разному в зависимости от их масштаба и сложности. Стоимость проектов по строительству водородных электростанций может достигать миллиардов долларов, а затраты на разработку и производство водородных топливных элементов – меньше.

Наиболее известные и масштабные проекты водородной энергетики, такие как строительство водородных электростанций или развитие водородной инфраструктуры, могут быть оценены в миллиарды долларов. К примеру, проект HyDeal Ambition в Испании оценивается в 7 миллиардов евро.

Германия – одно из первых государств в мире, утвердившее национальную Водородную стратегию. Ею предусмотрено государственное финансирование в размере 9 млрд евро на реализацию ряда пилотных водородных проектов.

Есть меньшие проекты по производству водородных топливных элементов или по разработке новых технологий с использованием водорода. Их стоимость ниже: от нескольких миллионов до нескольких десятков миллионов долларов.

Правительство Германии очень много сил прилагает к развитию водородных технологий. Несколько лет назад немецкое энергетическое агентство вместе с финским университетом LUT пыталось рассчитать, как будет развиваться водородный рынок, рассказывает Бойе.

"Результаты показали, что электронное топливо на основе водорода может удовлетворить более четверти (28%) мирового конечного спроса на энергию в 2050 году на уровне 43 200 ТВт/час, – подсчитывает Бойе. – Это соответствует размеру рынка в 2,1 триллиона евро в 2050 году и потребует инвестиций в размере 18 триллионов евро. Но к тому времени впереди еще долгий путь, и мы все с нетерпением ждем этого".