Екологічно чисте паливо: що таке виробництво «зеленого» водню
Цивілізований світ активно шукає альтернативу викопному паливу. Вугілля, нафта, газ є основними забруднювачами довкілля та спричиняють глобальне потепління, а також стають засобом шантажу, фінансування військових злочинів та дестабілізації інших держав. За даними Міжнародного енергетичного агентства (IEA), у 2022 році нафта та газ забезпечили понад 60% доходів російського бюджету, що фінансують війну проти України.
Для досягнення енергетичної незалежності та кліматичної нейтральності все більше країн переходять на відновлювані джерела енергії та безвуглецеві технології. Використання сонячних і вітрових електростанцій, біогазових установок, «розумних» технологій, пасивних будинків стало буденністю.
У центрі уваги — водень. Його вважають паливом майбутнього, що може замінити традиційні види енергії.
Чому водень важливий?
Водень — найпоширеніший хімічний елемент у Всесвіті. Він має значно вищу енергоємність порівняно з природним газом, нафтою чи вугіллям. Продуктом згоряння водню є вода, що робить його екологічно чистим джерелом енергії.
«Зелений» водень, отриманий за допомогою енергії з відновлюваних джерел, є ключем до досягнення кліматичної нейтральності. Його можна використовувати в опаленні, енергетиці, виробництві сталі, транспорту та навіть для створення синтетичного пального.
Однак водень у природі майже завжди знаходиться у зв’язаній формі, наприклад у складі води. Для видобутку водню потрібна енергія, яка розщеплює воду на кисень і водень. Іноді енергоємність виробленого водню менше, ніж енергія, що міститься у вихідному паливі, але завдяки високому ККД паливних елементів вона може бути використана повніше, ніж при безпосередньому використанню вихідного палива.Фахівці розрізняють декілька видів водню залежно від способу його отримання:
Підписуйтеся на наші соцмережі
- "Сірий" — виробляється із природного газу чи вугілля, спричиняючи значні викиди CO2.
- "Блакитний" — отримується із природного газу із частковим захопленням викидів CO2.
- "Фіолетовий" — із застосуванням ядерної енергії.
- "Зелений" — виробляється завдяки електролізу води, використовуючи енергію з відновлюваних джерел. Тільки цей тип є повністю екологічно безпечним.
Таке паливо має одразу декілька переваг. Серед них: екологічність — водень під час горіння (точніше окислення) генерує лише воду, що знижує парниковий ефект. Енергетична незалежність — він зменшує залежність від викопного палива, забезпечуючи стабільність енергопостачання. Універсальність — водень дуже зручне паливо, яке можна використовувати для заправки автомобілів, поїздів, літаків і кораблів, а також у промисловості та для опалювання осель.
Виклики водневої енергетики
Водночас, такі переваги очевидно мають компенсовуватись певними труднощами. У іншому випадку ми вже давно б освоїли цю галузь. Насмперед водневій енергетиці заважає висока вартість виробництва: «Зелений» водень залишається дорожчим за «сірий» ($1,5-2 за 1 кг сірого водню, проти $4-5,5 за зелений).
Та з часом ситуація може змінитись. Всі нові технології на початковому етапі обходяться дорожче, ніж після їхнього впровадження. Тут держава може створити такі рамкові умови, щоб екологічні переваги компенсували економічні недоліки, наприклад, надати певні пільги компаніям галузі.
На економічні перспективи водню впливатиме ще один фактор, який складно передбачити – введення та/чи ріст податку на викиди CO2. Для досягнення цілей Паризької кліматичної угоди, ціна на викиди CO2 має зрости до 50-100 $/т до 2030 року. Зараз вартість викидів варіюється у різних країнах. Перспективи водню залежать від росту ціни і появи інших обмежень на викиди вуглекислого газу. Ціни у 32 $ може бути достатньо, щоб водень почав конкурувати з газом у сфері маневрової електрогенерації
Окрім цього, галузь вимагатиме нової інфраструктури, зокрема для транспортування та зберігання водню потрібні значні інвестиції. А ще водень є швидкозаймистим, що вимагає особливих умов безпеки.
Як використовується водень у світі зараз
Сьогодні лише 4% водню у світі виробляється з відновлюваних джерел, але ця частка зростає завдяки інвестиціям і технологічному прогресу. Тобто фактично ще немає жодного центру зеленого водню, який працює у промислових масштабах. Водночас він має всі шанси стати головним джерелом енергії, здатним замінити викопне паливо, забезпечуючи сталість для планети. За прогнозами BloombergNEF, до 2050 року воднева економіка може складати 24% світового попиту на енергію.
Натомість Німеччина створила перший парк поїздів на водневих паливних елементах і планує розширення використання відновлювальних джерел енергії. До 2030 року Німеччина задумала інвестувати дев'ять мільярдів євро для створення потужностей з виробництва водню в п'ять гігаватів. Це відповідає потужності кількох АЕС.
Якщо говорити про весь Євросоюз, то за планом REPowerEU прагне виробляти 10 млн тонн «зеленого» водню до 2030 року, зменшуючи залежність від російських енергоносіїв.
Розвиток цього напрямку може також стати дуже корисним для України. Адже вона здатна як і виробляти водень за рахунок відносно дешевої атомної енергетики та розвитку ВЕС та СЕС. Згідно зі звітом Hydrogen Europe, Україна має можливість виробляти понад 10 ГВт «зеленого» водню, використовуючи вітрові та сонячні ресурси. Окрім цього Україна може модернізувати власні газосховища для зберігання водню інших країн. Зараз ми маємо третє місце за місткістю резервуарів у Європі.