Революція водню. Нова історія LIGA.net про наш світ за 25 років

Наша планета – на порозі революції. І не дивно, що йдеться про технологічний прорив. Бо водень – це найпростіший елемент, найекологічніше рішення. Водень – це, власне, все наше життя.

"Ми переживаємо найбільш історичний момент в розвитку водневої енергетики", – переконує головний виконавчий директор європейської асоціації Hydrogen Europe Йорго Хатцимаркасіс.

Коли ми дивимось на зірки нічного неба – насправді бачимо, як "горить" водень. Саме тому майже всі вони такі яскраві. Першим хімічним елементом, що утворився після Великого Вибуху, був водень. Як найпростіший елемент, він є одним із основних будівельних матеріалів Всесвіту. Навіть наше Сонце складається з водню на 75%.

Як саме зміниться наше життя, що вже втілюється в реальність, а на що знадобиться ще одна-дві декади – про це в спецпроєкті LIGA.net, написаному разом з компаніями та міжнародними спеціалістами галузі.

Як отримують водень

На сьогодні у світі щороку виробляють близько 75 млн тонн у вигляді чистого водню та 45 млн тонн у вигляді суміші газів.

За майже три століття роботи з воднем винайшли чимало різних технологій його отримання, але традиційними вважаються три: конверсія (перетворення) метану або вуглеводнів; конверсія твердих палив, таких як вугілля; електрохімічний електроліз (розклад під дією струму) води.

Для конверсії вуглеводнів потрібні газ, нафта або вугілля. У електрохімічному способі використовують воду, де її розкладають струмом на кисень та водень. Просто як на уроках хімії у школі, але в промислових масштабах це потребує багато енергії.

Наука та бізнес інвестують кошти, час та знання у відновлювальні джерела, щоб зробити виробництво чистим – а отже, рентабельним й екологічним. Це і є та революція, яка відбувається просто зараз.

Перспективні методи виробництва водню:

– біохімічний метод (коли водень добувають за допомогою бактерій);

– плазмохімічний метод.

Проте масштаби отриманя водню таким чином наразі обмежені дослідними установками.

Залежно від процесу виробництва водню в сучасній водневій енергетиці існує ціла гама кольорових термінів. Фахівці виокремлюють білий, сірий, синій, жовтий та зелений водень.

Білий водень зустрічається в газоподібному стані у природі в підземних покладах. Сірий отримують із викопного палива під дією високих температур і тиску без уловлювання парникових газів. Синій отримують за тими самими технологіями, що сірий, але частину викидів вловлюють. Жовтий виробляється методом електролізу води з використанням електроенергії з АЕС. Зелений, або чистий водень, отримують у результаті електролізу води з використанням відновлюваної енергії.

Результати вивчення технічних характеристик і технологічних параметрів установок з виробництва водню показують, що найбільш прийнятними для розв'язання задач у комплексі з відновлюваними джерелами енергії є електролізні установки, розповідає LIGA.net член-кореспондент Національної академії наук України Степан Кудря.

"Цілий ряд промислових підприємств різних галузей та енергетики використовує його завдяки достатній простоті і надійності отримання такого водню", – говорить він.

З економічного погляду саме плазмохімічний метод отримання водню деякі науковці називають найперспективнішим. Ним займалися і в Україні, зокрема, у Львівському національному університеті "Львівська політехніка", розповідає LIGA.net професор Зеновій Знак.

"Метод дає змогу розкладати сполуки, які містять водень, з утворенням газоподібного молекулярного водню. Таким методом можна розкладати воду, нафту чи газ, а також сірководень", – каже професор.

Плазмохімічний метод доволі енергозатратний, але уряди деяких держав (наприклад, США) надають державну підтримку проєктам атомних електростанцій, що генерують електрику, а надлишок енергії використовують для виробництва водню. Конгрес США нещодавно виділив на енергетичну сферу США $1,7 трлн на 2023 рік.

За ці кошти також передбачено побудувати атомні електростанції, які одночасно генерували б водень. Принцип простий: АЕС генерує енергію, але її споживання не є рівномірним впродовж доби, тому вночі енергія від АЕС йде на електроліз води і вироблення водню.

Головні гравці

Вже понад 20 країн і 50 корпорацій розробили довгострокові програми розвитку водневих технологій, впритул наблизившись до технопрориву.

Ці програми реалізують за державної підтримки через надання пільг, бюджетне фінансування, міжнародну кооперацію. Не тільки Євросоюз загалом, але й окремі його країни затвердили на урядовому рівні власні водневі стратегії, вбачаючи у водні неймовірну перспективу.

Воднева дорожня карта Європи (Hydrogen Roadmap Europe), Австралійська національна воднева стратегія (Australia’s National Hydrogen Strategy), Національна воднева стратегія Німеччини (Die Nationale Wasserstoffstrategie), Воднева стратегія для кліматично нейтральної Європи (A hydrogen strategy for a climate neutral Europe). У США, наприклад, водневі технології розвиваються останні 20 років.

Важливий крок зробила Єврокомісія, схваливши план переходу ЄС на зелену енергетику і відмову від російських енергоресурсів. REPowerEU розрахований до 2030 року і потребує близько 300 мільярдів євро. За планом країни ЄС мають наростити частку відновлюваної енергії до 45%.

Розвиток водневої енергетики напряму пов'язаний з розбудовою інфраструктури постачання водню. І наразі це умовний загальнолюдський "проєкт номер 2". Перший – це, власне, водневі технології.

Розбудовою займаються всі розвинені країни: США, Японія, країни ЄС надають цьому високий пріоритет. Від успіху реалізації водневих проєктів "залежить економічна безпека країн" – про це прямо кажуть стратегії розвитку. І в це вкладають мільярди доларів.

Станом на 2021 рік розмір світового ринку водневої енергетики оцінювали у $130 мільярдів зі стабільним зростанням у 5% річних.

У Євросоюзі з метою прискорення створено асоціацію "Водень Європа" (Hydrogen Europe), яка об'єднує понад 100 промислових компаній, близько 68 науково-дослідних організацій та 11 національних водневих асоціацій.

Головний виконавчий директор Hydrogen Europe Йорго Хатцимаркасіс вважає, що Європа стоїть на порозі водневого майбутнього:

Одна з ініціатив – водневий банк, відкриття заплановане на 17 травня.

"У нас є сумніви, що нам буде достатньо 3 млрд євро, які зараз закладені. Для успішного впровадження водневих проєктів повинні бути щорічні внески. Але у будь-якому разі цьогоріч комісія вже оголосила, що для внутрішніх проєктів ЄС виділить 800 млн євро", – каже Хатцимаркасіс.

В Україні на держрівні йдуть роботи щодо ефективного впровадження водневих технологій – розроблено і передано на обговорення проєкт водневої стратегії, складається покрокова дорожня карта.

Енергетична асоціація Українська воднева рада розбудовує нову водневу економіку та енергетику, стверджує її президент Олександр Рєпкін.

Чи відбудеться воднева революція в Україні

2 лютого 2023 року Україна та Євросоюз підписали договір про співпрацю у сфері відновлюваних газів та водню. Україна може стати потужним гравцем, вважають в українському уряді.

Читайте нас в Telegram: тільки важливі та перевірені новини

Для України використання водню у перспективі дозволить зменшити споживання вугілля, газу, нафтопродуктів та ядерного палива. Для енергосистем на основі відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) водень дає можливість створювати довготривалі міжсезонні запаси енергії.

"Україна досі є дуже залежною країною від імпорту природного газу. Заміщення газу воднем і його використання там, де це можливо у хімічній промисловості та деяких інших виробництвах, у тривалій перспективі принесе нам значні переваги", – пояснює LIGA.net Артем Семенишин, виконавчий директор Асоціації сонячної енергетики України.

В планах ЄС передбачено місце і для України.

Країни ЄС – учасники водневого ринку у стратегічній ініціативі "Green Hydrogen Initiative 2x40 gigawatt" зафіксували, що Україна має створити 10 ГВт нових потужностей з виробництва зеленого водню.

Крім того, Єврокомісія хоче, щоб до 2030 року Україна експортувала водень в ЄС та зберігала його, розповідає LIGA.net Барт Біб'юк, виконавчий директор Clean Hydrogen Partnership.

"Водню нам треба буде багато. Нам треба буде зміцнити спроможність європейського ланцюжка доданої вартості. Ми би хотіли бути світовими лідерами до 2050 року. До 2060-го у нас амбітні цілі – ми хочемо першими стати кліматично нейтральним континентом у світі", – каже Біб’юк.

Україна має суттєві можливості стати постачальником зеленого водню в ЄС. Країна має прямий інфраструктурний зв’язок з європейським ринком, що забезпечить валютні надходження та прямі інвестиції з країн Європи, каже LIGA.net директор Інституту відновлюваної енергетики.

Варто згадати, що для України воднева енергія є дуже перспективною, позаяк глибше 80 метрів у Чорному морі є величезні поклади сірководню – токсичного газу, який складається із сірки та водню.

У промисловості працювати із сірководнем навчилися давно, бо його отримують в процесі очищення нафти. Проте зазвичай його перероблюють традиційно – методом Клауса, та отримують сірку. Німецький хімік винайшов цей метод у 1883-му, коли про водень не думали. Тож за такого перероблювання сірководню – водень втрачається.

Новітні ж методи перероблювання сірководню, як то плазмохімічний, дозволяють отримати обидва цінних продукти: сірку та водень, розповідає LIGA.net професор Знак.

Крім того, науковці досліджували й методи очищення сірководню за допомогою природного мінералу цеоліт. В українських Карпатах цеоліту дуже багато і він має здатність поглинати в себе гази. Тому це ще один спосіб, як можна отримати водень, – за допомогою карпатських мінералів і чорноморського сірководню.

Використання будь-якого водню, зокрема декарбонізованого, дуже важливе, переконаний головний виконавчий директор Hydrogen Europe: "Використовувати будь-який водень, чи то зелений, жовтий, чи синій, дуже важливо. Це дозволяє рухати водневу економіку вперед. В США платять преміальні на певний обсяг декарбонізованого водню".

Революція на практиці. Почнемо з вашого автомобіля

Під час спалювання кілограма водню виділяється приблизно втричі більше енергії, ніж під час спалювання вуглеводневого рідкого палива, і десь в чотири рази більше, ніж під час спалювання твердого палива типу вугілля. Плюс під час спалювання не утворюється парниковий вуглекислий газ.

Водень має найбільшу масову щільність енергії. В одному кілограмі водню енергія така сама, як приблизно у трьох кілограмах бензину.

Водневі двигуни генерують значно менше шкідливих викидів і не виробляють шкідливих відходів, які накопичуються в бензинових.

Нещодавно ЄС ухвалив новий закон, який обмежує використання двигунів внутрішнього згоряння на транспорті до 2030 року, і деякі країни активно до цього готуються, як Німеччина, каже LIGA.net Себастьян Бойє, старший експерт з комунікацій Німецького енергетичного агентства.

"Європарламент затвердив нові вимоги щодо викидів CO₂. З 2035 року в ЄС заборонять нові легкові автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння. Тож в Європі активно обговорюють, як двигуни з електронним водневим паливом сприятимуть скороченню CO₂", – каже він.

"Розробки деяких експериментальних двигунів є на ранніх стадіях, – розповідає LIGA.net експерт із зеленого водню данської консалтингової інженерної групи Ramboll, PhD Карлос Бернуй Лопес. - З іншого боку, паливні елементи, які використовують водень без викидів парникових газів, доступні уже давно. Їх підключають до електричних двигунів для використання електроенергії".

Кілька сотень водневих машин беруть участь у демонстраційних проєктах і мають можливість заправлятися на майже тисячі заправках у всьому світі. Водневі автобуси є екологічною заміною традиційному громадському транспорту. Тестуються водневі човни, які можуть самозаряджатись прямо в морі завдяки накопиченню сонячної енергії.

Німецька компанія Vestas, що виробляє вітрові електростанції, розробила перше у світі вантажне судно з водневим двигуном. А водневу Тойоту можна під'єднати до домашньої мережі та виробляти струм для одного будинку протягом тижня. Існують водневі моделі будь-чого: скутерів, гелікоптерів і літаків, тракторів, інвалідних візочків та дронів.

З 2013 року французька компанія Alstom розробляє технологію локомотивів на водні. Наприкінці 2018 року у Німеччині запустили два потяги на паливних елементах. До 2021 року вони успішно пройшли випробування, й німецький уряд заявив про запуск 14 водневих потягів у 2021-му. Потяги розвивають швидкість до 140 км/год і мають запас ходу до 800 км. У 2025 році компанія хоче запустити вантажні потяги на водні.

Засновник Universal Hydrogen Пол Єременко сподівається, що до 2025 року його продукт дасть змогу використовувати водневі паливні елементи на борту невеликих літаків, які перевозять 40–60 людей.

Про водневі перспективи думають навіть авіаційні гіганти, такі як Airbus. Компанія оголосила про плани випустити до 2035 року невеликі моделі літаків на 100 місць, що працюють на водні. Нещодавно вони здійснили 15-хвилинний тестовий політ на 40-місному пасажирському літаку Dash-8.

Ще одна авіакомпанія, яка спеціалізується на польотах суто на водні, – ZeroAvia. Вона сподівається відкрити сполучення на водневих літаках між Лондоном та Роттердамом уже наступного року.

Україна теж не відстає. Представники вітчизняного бізнесу у 2021 році пролобіювали сертифікацію в Україні перших водневих автомобілів Toyota Mirai. Заправляти ці два автомобілі поки будуть у Польщі, однак розмови про першу водневу заправку в Україні йдуть активно.

Проблеми водню

Їх три: проблема виробництва, транспортування та зберігання водню.

"Використовувати водень для прямого спалювання – нонсенс, необхідно спеціальне устаткування – паливні комірки. Також водень потрібно зберігати", – пояснює інженер компанії KNESS Анатолій Безпалюк.

Якщо транспортувати – необхідно модифікувати трубопроводи або ж перевозити його як аміак чи метанол, додає Безпалюк. Для виготовлення водню необхідні певні матеріали й технології, котрі ще не досягли обсягів, здатних задовольнити поточні потреби.

Для зберігання водню є різні технології.

Перша: зберігати за високого тиску – починаючи від 300 атмосфер і більше. У деякому транспорті, що розробляють, зберігання водню передбачене за тиску навіть у 700 атмосфер.

Другий метод – як скраплений водень. Тобто його треба стиснути та охолодити до –252°C, щоб водень перетворився на рідину. Це так зване кріогенне паливо. На такому водні літали шатли програми Space Shuttle.

Для зберігання кріогенного палива потрібні тиск і температура. Виникає проблема з термоізоляцією: втрата холоду відбувається швидко. Тож глобально збереження водню лишається невирішеним питанням.

Європейська воднева асоціація розглядає можливість закачувати водень у підземні газові сховища. І навіть у соляні шахти, розповідає Барт Біб'юк.

"Ми розглядаємо підземні газові сховища. Ми ще вивчаємо, чи це можна буде впровадити, бо водень тоді треба буде змішати з газом. Також ми вивчаємо можливість зберігати водень у соляних шахтах", – каже він.

Транспортування водню також потребує спецматеріалів, щоб не відбувалося водневої корозії. Водень має дуже високу здатність проникати через шпарини, навіть через різьбові з'єднання. Також водень утворює вибухонебезпечні суміші у дуже широкому діапазоні.

Попри те, що зараз масштаби виробництва водню у світі відносно невеликі, вже постають виклики побудови нових магістралей для його транспортування, а деякі країни вже планують починати танкерні постачання цього зеленого палива, як-от Норвегія та Австралія.

Транспортування водню в ЄС – це виклик, зокрема, і для України, розповідає Ян Вайтершуц, президент Словацької водневої асоціації.

Лопес стверджує, що передусім проблеми також пов’язані із відсутністю дешевого палива, але найближчим часом це вдасться подолати.

"Труднощі пов’язані з відсутністю дешевого зеленого водню. Виробництво інших видів викопного палива є дорожчим. Проте найближчими роками завдяки зниженню цін на відновлювані джерела енергії буде доступно все більше екологічного водню", – каже спеціаліст Ramboll.

Попри важкість переходу на водень у транспорті, у найближчі роки сфера досягне свого розквіту, прогнозує Степан Кудря.

"Водневий транспорт може подолати недоліки інших електромобілів з низьким діапазоном пробігу і необхідністю частої зарядки. Прогнозується, що в найближчі п’ять років виробництво транспортних засобів на паливних елементах перебуватиме на стадії масштабного розвитку", – каже LIGA.net член-кореспондент Національної академії наук України.

У світі вже є водневий транспорт, який себе зарекомендував, тому глобальний перехід на нього – це справа часу, вважає Андрій Гончарук, менеджер німецько-української промислово-торговельної палати.

"У транспорті потроху відбувається водневий злам. У 2017 році Німеччина запустила перші водневі потяги фірми Alstom. Такі є вже й у Великій Британії. Цьогоріч їх хочуть запустити й у Китаї", – розповідає Гончарук.

В чому проблема побудови мережі водневих АЗС?

Теоретично, як стверджують навіть великі нафтові компанії, для заправляння воднем можна використовувати традиційні заправні станції. Для цього їх потрібно лише дещо модернізувати. Процес заправляння воднем дуже схожий з тим, як авто заправляють газом.

Багато світових нафтопереробних компаній почали вкладатися у розробку водневих процесів, як от лідери – Shell та Aramco. Хоча, з першого погляду, їм це не вигідно, оскільки створюватиме конкуренцію.

У світі зараз нараховується до тисячі водневих АЗС, які під’єднані до онлайн-платформи h2.map.eu. На ній можна дізнатись про їх локації та з’ясувати їх поточний стан: відкриті, закриті або на обслуговуванні.

Нова транспортна стратегія ЄС значно розширить мережу водневих заправок, вважає Біб’юк, виконавчий директор Clean Hydrogen Partnership.

"Європейський Союз зараз опрацьовує нову політику. Згідно з нею одна газова заправна станція має бути що 150 км на дорогах. Ми хочемо охопити цією мережею всю Німеччину, Данію, країни Бенілюксу, Іспанію та Італію, а також Східну і Південну Європу", – каже він.

В Європі зараз активно створюється водневий ринок, зокрема, водневих АЗС. Resato – одна з міжнародних нідерландських компаній, яка займається створенням таких заправок та працює з деякими українськими компаніями щодо водневих проєктів, розповідає Хендрік Сійтсма, менеджер з міжнародних продажів Resato.

"Ринок водневих заправок по всьому світу і в Європі розвивається досить швидко. Ми очікуємо, що у 2030 році у нас буде 1 500 заправок. Європа, звичайно, це робить, щоб не залежати від Росії і швидше перейти до нейтрального енергетичного статусу", – каже LIGA.net Сійтсма.

Розробка таких станцій базується в Європі на двох засадах. Перша – належне фінансування і гранти, друга – наявність самих водневих автівок, каже Сійтсма: "Із водневими машинами та АЗС свого часу виникла класична дилема, хто перший – курка чи яйце. Без станцій не буде машин, без машин не буде станцій. На жаль, це й зараз найбільша проблема, хоч останнім часом заправки постають в Європі як гриби після дощу".

Готової панацеї для запуску водневого ринку немає, бо кожна країна в ЄС розв'язувала питання з воднем індивідуально, підсумовує експерт.

"З чогось треба починати. У Німеччині ринок водневих заправок почався з побудови АЗС без кінцевого усвідомлення, як вироблятиметься водень та які авто там заправлятимуться. У Нідерландах діяла програма, яка пов’язувала виробництво водневих авто з побудовою АЗС. У деяких країнах ЄС починали з мінізаправок, як зі стартапів", – каже Сійтсма.

Як могла би змінити світ воднева енергетика. Прогноз

Перехід на водень – це наслідок "тектонічних змін" у світових політиках та економіках внаслідок нафтових криз, пояснює Андрій Гончарук.

"Енергетичний перехід як явище у сучасному значенні з'явився у 1970-х роках минулого століття. Тоді у багатьох західних демократіях відбувалися тектонічні зміни у політиці, економіці та енергетичній політиці. Їх спричинила глобальна нафтова криза та дебати про вплив атомної енергетики", – говорить Гончарук.

Прорив водневої енергетики деякі науковці прямо називають революцією: вона має повністю змінити основи економік країн світу.

Японія вже ухвалила програму розвитку водневої енергетики до 2040 року. А створена в Бельгії в 2017 році Рада з водневих технологій (Hydrogen Council) має намір домагатися зарахування виробництва водню до переліку ключових технологій великого енергетичного переходу.

Важливо, що ця Рада – не просто черговий дорадчий орган. Її членами є компанії, які лобіюють у державах свої інтереси: Airbus, BMW Group, Bosch, Rolls-Royce, Honda, Hyundai, Kawasaki, Microsoft, Siemens Energy, Toyota. Ба більше, декілька водневих автомобілів Toyota вже ліцензовані в Україні.

Європейська воднева стратегія передбачає, що в 2020-2024 роках у ЄС має бути встановлено щонайменше 6 ГВт водневих електролізерів, які вироблятимуть до 1 млн тонн водню з вітрової чи сонячної енергії. До 2030 року – 40 ГВт електролізерів і 10 млн тонн чистого водню. Для цього у 2020 році створили Європейський альянс чистого водню (European Clean Hydrogen Alliance). Він є платформою, де співпрацюють промисловість, влада, громадськість та Європейський інвестиційний банк.

За останній десяток років воднева енергетика зробила значний ривок, розповідає Барт Біб’юк. Наступна мета – стабілізувати потужності та перейти до дешевших матеріалів.

"За 10 років ми зробили крок від 100 кВт відновлюваної енергії до 100 МВт. Ми маємо амбіцію досягти 100 ГВт електропотужності для вироблення відновлювального водню. Решту ми плануємо імпортувати, щоб позбутися залежності від російських джерел. Ми хочемо мати стабілізаційний запас у 10-20 МВт і замінити деякі матеріали, як-от іридій, щоби зменшити витрати на виробництво", – говорить він.

Німеччина – лідер в Європі із впровадження зеленого водню. Водневі проєкти суттєво здешевлять вартість водню, запевняє Гончарук, менеджер Німецько-української промислово-торговельної палати.

У Німеччині зараз великий імпульс у розвитку водневої економіки, розповідає експерт з комунікацій Німецького енергетичного агентства.

"Зараз у Німеччині ми маємо 110 водневих проєктів, 95 з яких мають потужність один мегават і більше. Їх загальна потужність у плануванні, будівництві та експлуатації вже становить 3,7 ГВт", – каже Бойє.

Лише кілька прикладів, як воднева енергетика змінюватиме світ:

1. Зменшення викидів вуглекислого газу: водень не викидає вуглекислий газ, тому водневі палива можуть бути важливим засобом покращення якості повітря.

2. Зменшення залежності від нафти: водень може стати альтернативою нафті, що зменшує залежність від нестійких зовнішніх постачань палива та впливу геополітичних відносин.

3. Покращення енергоефективності, зокрема в транспорті та промисловості, де водневі палива можуть бути використані для заміни більш вуглецевмісних палив.

4. Розвиток нових технологій, таких як водневі паливні елементи та системи зберігання водню, що відкриває шлях до більш ефективного та екологічного використання енергії.

5. Розвиток нових ринків та бізнес-моделей, що можуть стимулювати інновації та розвиток економіки. Німецький уряд планує значно наростити виробництво саме зеленого водню, позаяк енергетичні потреби Німеччини до 2050 року значно зростуть, каже Гончарук.

"У своєму дослідженні за 2019 рік інститут Фраунгофера доходить висновку, що у 2050 році Німеччина може потребувати 800 Т/Вт щороку. Тож до того моменту уряд планує наростити виготовлення зеленого водню до 400 мільйонів тонн", – уточнює експерт.

Для цього, згідно з ініціативою асоціації Hydrogen Europe, до 2030 року ЄС має збільшити власні потужності виробництва електролізу водню на 45 ГВт та отримати додаткові 40 ГВт за межами Євросоюзу. Проте навіть значні масштабування потужності електролізу водню до 80 ГВт не задовольнять цього попиту, йдеться далі в дослідженні.

Водневі електростанції

Одну з перших в Європі вітроводневу станцію створили українські та данські вчені у Фолькецентрі (Данія) ще 1995 року. Данська сторона надала вітроустановку та виконала будівельні роботи, українська – електролізер та змонтувала установку. Було також проведено спільні дослідження щодо роботи автомобіля на водні.

Один з піонерів також – Vesta Hydrogen в Німеччині. Для виробництва водню використовують сонячні панелі та вітроенергію. Vestas працює на ринку Німеччини з 1986 року, і на сьогодні компанія встановила понад 8790 вітрових турбін загальною потужністю понад 17 ГВт.

Ще одним проєктом є The H2Future Project в Австрії. Ця електростанція використовує відновлювальну електроенергію для виробництва водню.

У межах програми Common European Interest (IPCEI) уряд Німеччини фінансує інтегровані водневі проєкти на всьому ланцюжку вартості водню: від виробництва екологічно чистого водню та інфраструктури до його використання в промисловості та транспортування.

Є проєкти, спрямовані на використання водню в мегаполісах. Наприклад, Hydrogenious LOHC Technologies у Німеччині. Він передбачає використання водню для електроживлення великих міст.

Один з найбільш амбітних – Hydrogen Energy California в США. Цей проєкт закладає будівництво водневої електростанції з потужністю 300 МВт. Для прикладу, всі потреби Києва – це 1000 МВт. Тобто одна така станція зможе обслуговувати мільйони людей. А також – у разі з цим проєктом – виробляти до мільйона тонн мінеральних добрив.

Нещодавно американська Westinghouse, яка займається атомними станціями, заявила, що намагається поєднати малі атомні електростанції з генеруванням водню завдяки виробництву надлишкової кількості електроенергії в певний період часу електрохімічним способом.

В Україні потужності на водні, які були орієнтовані на внутрішні потреби, протягом багатьох років, діяли на атомних та теплоелектричних станціях. Зараз вітчизняні атомники розробляють проєкт дослідницького виробництва водню на базі працюючих електролізних установок АЕС. Зелені водневі електростанції є на стадії проєктування.

Яка ціна водню та як вона формується

Ціна зеленого водню залежить від багатьох факторів та формується через комплекс умов, пояснює Безпалюк, інженер-дослідник KNESS.

"Його вартість складає близько 3-7$/кг. На це впливають виробництво, транспортування, зберігання та використання водню. З розвитком технологій та збільшенням масштабів виробництва, вартість водню може зменшитися в майбутньому", – пояснює інженер-дослідник.

Загалом, вартість водню та водневих проєктів поки є високою через високі витрати на весь комплекс факторів, а також через низький рівень розвитку цієї галузі, як порівняти з іншими джерелами енергії.

Все залежить від масштабування процесу. Принцип ринкового формування ціни на водень дуже просто зрозуміти за аналогією телефонів. Спочатку нові моделі дуже дорогі, а потім, в міру того, як освоюється технологія і масштабується виробництво, собівартість зменшується.

Скільки це коштуватиме споживачу

Ціна водню може відрізнятися в залежності від методу виробництва, типу використання, регіону та конкуренції на ринку. Водень, отриманий з електролізу води, буде дорожчим за водень, отриманий з природного газу.

Але протягом 5-10 років очікується паритет між вартістю зеленого водню, отриманого, наприклад, від сонячної енергії, та поточними цінами на сірий водень, отриманий з вуглеводнів, пояснює Кудря.

"За даними досліджень, вартість відновлюваного водню може знизитися з теперішнього рівня 2,50-6,80 $/кг до 1,40 $/кг до 2030 року, а до 2050 року вона впаде до 0,80 $/кг. Останні події на світовому енергетичному ринку, пов’язані із суттєвим підвищенням вартості природного газу у 2021 році, внесли в це істотні зміни. Зелений водень уже сьогодні є конкурентоспроможним із сірим і блакитним воднем", – говорить він.

За словами Йорго Хатцимаркасіса, об’єднання потужностей АЕС з генерацією водню дозволить суттєво зменшити ціну.

Також ціна водню може бути визначена його якістю. Наприклад, водень високої чистоти (такий, що містить менше домішок) може бути дорожчим, ніж водень з вищою концентрацією домішок.

Різні водневі проєкти оцінюються по-різному, залежно від їх масштабу та складності. Вартість проєктів з будівництва водневих електростанцій може сягати мільярдів доларів, а витрати на розробку та виробництво водневих паливних елементів – бути меншими.

Найвідоміші та наймасштабніші проєкти водневої енергетики, такі як будівництво водневих електростанцій або розвиток водневої інфраструктури, можуть бути оцінені в мільярди доларів. Наприклад, проєкт HyDeal Ambition у Іспанії оцінюється в 7 мільярдів євро.

Німеччина – одна з перших держав у світі, яка затвердила національну Водневу стратегію. Нею передбачено державне фінансування в розмірі 9 млрд євро на реалізацію низки пілотних водневих проєктів.

Є менші проєкти, з виробництва водневих паливних елементів або з розробки нових технологій з використанням водню. Їх вартість менша: від кількох мільйонів до кількох десятків мільйонів доларів.

Уряд Німеччини дуже багато сил докладає до розвитку водневих технологій. Кілька років тому німецьке енергетичне агентство разом із фінським університетом LUT намагалися розрахувати, як розвиватиметься водневий ринок, розповідає Бойє.

"Результати показали, що електронне паливо на основі водню може задовольнити понад чверть (28%) світового кінцевого попиту на енергію в 2050 році на рівні 43 200 ТВт/годин, – підраховує Бойє. – Це відповідає розміру ринку в 2,1 трильйона євро в 2050 році та потребуватиме інвестицій у розмірі 18 трильйонів євро. Але до того часу попереду ще довгий шлях, і ми всі з нетерпінням чекаємо цього".