Гідроген в кожен дім: чи будуть британці та кияни грітися воднем

В квітні у Великобританії планують запустити проект опалення перших реальних будинків на 100% воднем, а Нідерланди оголосили про намір інвестувати 2,5 млрд євро в дослідження

Однак наскільки реалістичним є масове використання водню замість природного газу в будинках киян, та яке місце на водневій мапі світу може зайняти Україна?

Зараз водневі технології перебувають в активній фазі досліджень у більшості розвинутих країн. Нещодавно уряд Великобританії заявив про плани інвестувати 238 мільйонів доларів в дев’ять проектів у п’яти промислових районах країни, які будуть сфокусовані на виробництві водневого палива.

Гігант нафто-газового сектора компанія BP (раніше British Petroleum) заявила про плани будівництва величезного комплексу для промислового виробництва водню із потенціалом розширення до 260 тисяч тон у 2030 році. Це п’ята частина всіх обсягу водню, що буде вироблятися в Британії у 2030 році відповідно до планів уряду з декарбонізації економіки.

Також країна вже вклала понад 30 мільйонів доларів у декілька проектів по дослідженню можливостей використання водню для побутового опалення.

В квітні розпочнеться нова фаза експериментів – тепер водневим опаленням обладнають реальні приватні будинки. Для облаштування двох котеджів держава виділила грант у розмірі 250 тисяч фунтів. Ще по 250 тисяч інвестують дві газові компанії. Головна ідея – замінити воднем звичний багатьом природний газ.

Сьогодні саме на природний газ приходиться понад 30% усіх викидів CO2 у Великобританії, що в 10 разів перевищує показник авіа сектора.

У Нідерландах запланували вкласти 2,5 млрд євро в розвиток водневих технологій до 2025 року включно. В рамках нової державної програми в країні передбачають побудувати електролізери потужністю 500 МВт. А до 2030 року, при відповідних інвестиціях, має бути створено до 4 ГВт електролізних потужностей. Цього вистачить для виробництва близько 600 млн куб м водню на рік.

За прогнозами Держенергоефективності, Україна може почати щорічно виробляти до 5,5 млрд куб. м "зеленого" водню до 2035 року. Для порівняння, за підсумками 2020 року в країні було видобуто 20,2 млрд куб м природного газу. Це означає потенціал наростити щонайменше чверть до поточних обсягів палива.

Однак на сьогодні існують чимало питань до нової технології та можливостей щодо її комерційного використання. Найперше – це поділ водню на так званий "зелений", згаданий вище, та "блакитний". Другий виробити простіше, адже основою для нього є звичайний природний газ. Саме цей варіант активно просувають газові компанії. Для них перехід на "блакитний" водень є хорошою можливістю замінити зовсім неекологічний газ більш дружньою до природи альтернативою. І, при цьому, зберегти власні обсяги видобутку газу.

Однак частина екологів та законодавців в ЄС виступають проти такого підходу. "Блакитний" водень є низьковуглецевим паливом – хоча при використанні фінальним споживачем основним продуктом розпаду є звичайна вода, під час виробництва такого водню утворюються багато вуглекислого газу. Скорочення ж загальних викидів досягається саме завдяки централізації виробництва – компанії мають встановлювати спеціальні комплекси, що будуть окремо відводити та утримувати CO2. З усім тим, даний підхід не є цілком оптимальним, адже залишає чимало ризиків. Також для нього необхідне продовження видобутку газу, що само по собі має негативний вплив на навколишнє середовище.

"Зелений" спосіб передбачає виробництво водню з води шляхом електролізу, для якого треба багато електроенергії. З огляду на фінальну мету отримання екологічно чистого палива, підходять енергія сонця, вітру або атомних станцій. Принаймні на сьогодні такий варіант, по-перше, є дуже дорогим. Навіть при збільшенні обсягів виробництва до декількох мільярдів куб м, розрахункова вартість водневого палива, еквівалентному 1 МВт електроенергії, становить близько 160 доларів. На сьогодні в Києві комерційний тариф на електроенергію становить близько 65 доларів/МВт для приватних споживачів та до 150 доларів для підприємств. 

У світі зелене виробництво електроенергії за допомогою вітряків коштує від 25 до 100 доларів/МВт. Приблизно у цьому ж проміжку знаходиться й вартість сонячної енергії за умов розвинутого ринку. Отже, для житлового сектора електрифікація будинків принаймні зараз виглядає більш доступною альтернативою, ніж перехід на водень.

Інша проблема – це непристосованість наявних інженерних мереж до водню. В теорії постачання палива має здійснюватися через ті самі труби, які зараз використовуються для транспортування природного газу. Однак водень активно реагує з багатьма металами.

Потенційним рішенням є заміна всіх труб на пластикові. Проте такий крок може коштувати декілька десятків мільярдів гривень тільки в Києві, та понад сотню мільярдів для всієї України. Для повного переходу на нові труби знадобиться багато років. Обов'язкове попереднє переобладнання всієї системи постачання газу під водень дещо знижує його потенціал масового альтернативного палива в столиці та всій Україні.

Також в ряді країн проводять "компромісні" тести із використанням суміші природного газу та водню, де частка останнього складає до 20%. Однак це радше схоже на ситуацію з паливом із додаванням біоетанолу, і є лише фрагментарним компонентом зменшення негативного екологічного впливу викопного палива. Таку опцію точно не можна назвати повноцінним "зеленим" варіантом.

Перелічені фактори сьогодні роблять водневі інновації низькопріоритетними для масового споживання в Україні та, зокрема, в столиці. При використанні технологій гідролізу та вітрової чи сонячної електрики загальна ефективність знижується щонайменше в 3-5 разів порівняно до споживання електроенергії напряму. З усім тим, оскільки водневі технології перебувають в стадії активних досліджень, можливо, із появою нових рішень та підходів, будуть розвиватися й способи їх комерціалізація. 

Наприклад, при будівництві нових житлових районів, девелопери зможуть домовлятися з виробниками водню, одразу будувати окремі трубопроводи з урахуванням постачання цього палива, та пропонувати покупцям цілі квартали з альтернативним екологічно чистим опаленням. На відміну від міграції всієї існуючої газової системи, такі варіанти не потребуватимуть надвеликих додаткових витрат. Також вони можуть стати конкурентною перевагою для покупців, адже біля їхніх будинків не будуть утворюватися продукти згоряння природного газу.

Додатково саме водень потенційно розв'язує велику проблему відновлювальної енергії – її непостійність. Сонце може активно світити влітку, однак взимку, коли більшість будинків якраз потребують додаткової енергії для обігріву, рівень інсоляцій драматично скорочується. В такому випадку водень може виступати в якості природного "контейнера" енергії, щоб її можна було виробити сьогодні або в певному місці, а використати у майбутньому чи транспортувати в нові локації. 

Це відкриває потенціал для експорту водневого палива в країни, що стали на шлях зеленої енергетики, однак не мають достатніх ресурсів для виробництва та використання енергії з власних відновлювальних джерел. Для цього на державному та місцевому рівнях має відбуватися стимулювання промислового виробництво водню, включаючи створення пріоритетних умов для експортерів палива.

Останнім часом водень розпочали активно обговорювати в якості головної альтернативи природному газу. Попри плани мільярдних інвестицій компаній та урядів в різних країнах, поки що водневі технології перебувають на ранніх етапах розвитку. Їх масове використання для опалення житла киян програє за ціною навіть іншим альтернативним джерелам. Однак значною перевагою водню є можливістю накопичувати та транспортувати екологічне паливо. З урахуванням прогнозів Держенергоефективності, це відкриває перед Україною можливості стати великим світовим експортером водню.