Может ли водород заменить газ в Украине

Почему водород привлекает все больше внимания в мире

Водород — самый распространенный элемент на Земле. Он может стать источником чистой энергии, поскольку при его сгорании образуется вода и не выделяется углекислый газ.

Водород имеет более высокую энергоемкость, чем природный газ и может заменить ископаемые источники энергии. Именно это делает его топливом будущего.

Существуют и проблемы. “Зеленый” водород получают в результате электролиза воды с использованием источников возобновляемой энергии. Производить и хранить такую энергию — дорого.

Но по прогнозам аналитиков инвестиционного банка Morgan Stanley, в США “зеленый” водород может сравниться в цене с “серым” уже в 2023 году. Это означает, что решение проблемы дороговизны перспективного топлива — вопрос времени.

Несмотря на дороговизну, в мире уже начинают тестировать отопление водородом, и строить заводы по его производству. Например, в Великобритании начали отапливать дома смесью газа и водорода. А в Нидерландах для отопления жилого дома был введен в эксплуатацию первый в мире бытовой котел, работающий на водороде. Подробнее о проектах отопления за границей вы можете прочесть в нашей прошлой публикации.

Может ли водород заменить газ в Украине

Предпосылки для этого есть. Как уже говорилось, для производства экологически чистого водорода нужны возобновляемые источники энергии. В 2018 году в Украине появились 163 новые солнечные электростанции (СЭС) общей мощностью 645,6 МВт. Их общая мощность почти в 3 раза больше, чем введенных СЭС, введенных в прошлом году. 

А за первое полугодие прошлого года из возобновляемых источников энергии (солнечных, ветряных и других электростанций) в Украине произвели 2,37 млрд киловатт-часов электроэнергии. Это в 1,9 раза больше, чем в первой половине 2018 года. То есть, мощность возобновляемых источников энергии, необходимых для производства экологического водорода, растет.  

Использование водорода помогло бы Украине укрепить свою энергетическую независимость и потреблять меньше природного газа. Водород смог бы заменить газ не только в отоплении, но и в сельском хозяйстве, при производстве аммиака — основы азотных удобрений. А также, принести пользу металлургии, стекольной и пищевой промышленности.

Понимая это, украинские крупные компании и Министерство энергетики взялись за изучение перспектив. Например, компания Н2 в рамках меморандума с “Укргидроэнерго” и НАЭК “Энергоатом” планирует до конца 2021 года построить у Днепровской ГЭС водородный завод стоимостью 300 млн евро и вычислительный дата-центр у Запорожской АЭС на $700 млн.

А в газораспределительной системе Украины уже начали тестировать смесь газа и водорода. Этим проектом занялась Региональная газовая компания с февраля 2020 года на закрытых участках полигонах, которые являются моделями газораспределительной системы в пяти областях страны.

Эти участки не подключены к потребителям, но они моделируют реальное состояние и конфигурацию, техническое оснащение обычных газораспределительных сетей. Поэтому эксперименты на них демонстрируют их готовность к новому топливу.

Для тестирования в сети используют смеси природного газа с водородом в концентрациях от 99% до 2%. По результатам исследований станет ясно, как следует вести подготовку газовых сетей к использованию нового, экологичного топлива в Украине.

Технический директор АО “Ивано-Франковскгаз” Игорь Высочанский говорит, что назвать точное время старта первых проектов по практическому использованию водорода для отопления — пока невозможно. Ведь исследовательская часть водородного проекта РГК на полигонах завершится в июне 2022 года. После чего начнется анализ полученных данных и лабораторные исследования с привлечением ведущих украинских ученных.

“Проводятся исследования на экспериментальных макетах газораспределительной системы, в том числе и у нас на Богородчанском полигоне. Пока мы исследуем, как себя поведет действующая система газоснабжения, когда по ней будет транспортироваться водород”, — говорит тех. директор АО “Ивано-Франковскгаз”.

Он уточнил, что сейчас в РГК оценивают совместимость действующих газопроводных систем с новыми видами энергии, изучают поведение различных материалов и оборудования, которые применяются на уплотнительные материалы, стальные и полиэтиленовые газопроводы и т.д.

По словам Игоря Высочанского, сейчас практически невозможно заменить природный газ 100% водородом. Действующая газораспределительная система не рассчитана на работу со столь “текучим” газом. А проникающая способность водорода в несколько раз выше, чем у привычного нам природного газа. В европейской и мировой практике существует опыт использования смеси природного газа с водородом в концентрации от 2% до 20%.

Главный инженер АО “Днепропетровскгаз” Александр Макаренко рассказал, что по результатам первого этапа испытаний водородом газораспределительной сети уже можно сделать вывод, что в перспективе возможно использование газоводородной смеси. Но необходимо определить оптимального соотношения водорода.

“Даже при 10% водорода в смеси существенно уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу, так как калорийность водорода в несколько раз выше газа. Следовательно, водород выделяет больше тепла при сгорании. Также при сгорании водород образует пар, в отличие от газа, продуктом сгорания которого является СО2. Это более экологически для окружающей среды и безопаснее для потребителей”, — объясняет Александр Макаренко.

Если не возникнет форс-мажоров, то полный цикл водородного проекта РГК по плану завершится через 5 лет. Результатом его станет наработка стандартов безопасности и технических стандартов, которые будут гарантировать нормальную работу сетей с новым энергоносителем. Но сам вопрос поставки водорода имеет два основных сценария.

“Первый сценарий — поставка водорода крупным промышленным предприятиям и транспорту. В Украине, по моим подсчетам, 150 крупных потребителей, которые могут технически использовать водород. И несколько сотен тех, кто может его использовать для различных видов транспорта (мы говорим о технической целесообразности. Вопрос себестоимости и государственных стандартов пока не обсуждаем). В этом случае надо “всего лишь” привести в порядок их инфраструктуру. И это реально сделать в течение 3-5 лет”, — объясняет директор по стратегии развития РГК Станислав Казда.

Второй сценарий — подача водородной смеси всем участникам рынка. Речь идет о 13 млн конечных потребителей, такую ​​же количества счетчиков и 400 тыс. километров трубопроводов.

“Здесь ситуация гораздо сложнее. Лично я не ожидаю, что это может произойти быстрее, чем в течение 10 лет”, — говорит Станислав Казда.

Специалисты прогнозируют, что можно говорить о постепенном замещении природного газа водородом уже через 5-10 лет. Отопление им, скорее всего, начнется с местных или региональных проектов. Но уже через 10 лет можно будет увидеть использование экологического топлива во взаимосвязанных сетях и международной торговле. А значит, Украина имеет все шансы перейти на водород, который будет производить сама.