Український водень: повоєнні перспективи виробництва та міжнародний ринок

Україна бачить себе одним із найбільших експортерів зеленого водню до Європейського Союзу. Як одна з найбільших транзитних країн, вона, крім вигідного географічного положення, має достатню територію та величезний потенціал для генерації електроенергії з відновлюваних джерел.

Відновлювальна енергетика в післявоєнній відбудові України відіграватиме важливу роль, зазначив під час інвестиційній конференції Ukraine Recovery Conference-2023 міністр енергетики Герман Галущенко. Галущенко презентував плани повоєнної відбудови української енергетики та її експортний потенціал.

Минулого року в Україні прийняли Енергетичну стратегію, яка закріпила за країною зелений курс. Передбачене, що 2030 році частка відновлювальних джерел енергії має становити не менше 25% в енергетичному балансі, а до 2050 року Україна має досягти кліматичної нейтральності.

Згідно з розрахунками Інституту відновлюваної енергетики Національної академії наук України, потенціал країни для створення ВДЕ-генерацій сягає 770,7 ГВт, а розмістити їх можна на 1655 км2 (0.27% від території України або 64% території Люксембургу). Загальний потенціал середньорічного виробітку відновлюваного водню складає 44,96 мільйона тонн.

До 2030 року зелена складова в енергобалансі має подвоїтися по відношенню до довоєнного

До війни встановлена потужність відновлювальних джерел енергії в Україні складала понад 10 ГВт. Внаслідок російської агресії показник скоротився до 6,5 ГВт – багато об’єктів ВДЕ опинилися в окупації, у регіонах, де тривають активні бої та на прифронтових територіях. 

Але Міністерство енергетики України на початку 2024 року повідомило, що навіть в умовах війни частка ВДЕ в енергетичному міксі  країни залишається значною – у 2023 році близько 10% електроенергії виробили на вітро- та сонячних електростанціях.  За період 2022-2023 роки в Україні побудували понад 650 додаткових МВт потужностей ВДЕ.

З метою відновлення потужностей та залучення інвестиції в зелену енергетику, у березні 2024 року Кабінет міністрів схвалив постанову «Про запровадження гарантій походження електроенергії, виробленої з ВДЕ». Постановою передбачено затвердження порядку видачі, обігу та погашення гарантій походження електричної енергії, виробленої з відновлюваних джерел.

До 2050 року Україна має потенціал наростити потужності вітрової генерації – до 140 ГВт, сонячної – до 94 ГВт, накопичувачів енергії (еnergy storage) – до 38 ГВт, атомної генерації – до 30 ГВт, ТЕЦ та біоенергетичних потужностей – до 18 ГВт, гідрогенерації – до 9 ГВт.

Крім генерації електроенергії із сонця та вітру, значні перспективи має виробництво відновлюваних газів – біометану та зеленого водню, які можуть стати важливим компонентом енергетичної трансформації України і Європейського Союзу.

Згідно з розрахунками Міненергетики України це потребуватиме залучення щонайменше 10 мільярдів доларів інвестицій. 

Серед планів на першому етапі відновлення країни – будівництво 7,1 ГВт нових потужностей відновлюваної генерації із застосуванням ринкових моделей стимулювання, 750 МВт акумулюючих потужностей, 10 ГВт експорту водню.

Інвестиційні можливості для нових енергетичних потужностей становлять 355,2 млрд євро, зокрема: вітрові електростанції – 129,3 мільярда євро, сонячна енергетика – 57,5 мільярда євро.

Крім розвитку вітрових і сонячних електростанцій, значні перспективи розвитку є у виробництва відновлюваного газу. Біометан і зелений водень можуть стати важливим компонентом для енергетичної трансформації України та Європейського Союзу.

Важливість міжнародного партнерства для Водневої стратегії

Влітку 2024 року Міністерство енергетики України планує завершити проєкт «Водневої стратегії України до 2050 року». У документі розглядається виробництво, транспортування та зберігання водню, включено аналіз потенційних ресурсів для водню.

Проєкт Міненерго розробляє спільно з Інститутом відновлювальної енергетики Національної академії Наук України. За приклад для створення української водневої стратегії  розробники взяли «Водневу дорожню карту Європи», «Національну водневу стратегію Німеччини» та інші програмні документи провідних країн.

Проєкт містить перелік заходів, необхідних для «зеленої» трансформації України та входження в ринок водневої енергетики Європи. Реалізація водневої стратегії в Україні здійснюватиметься в три етапи та передбачає:

• створення основи водневої економіки в Україні та запровадження експортного ринку зеленого водню;
• диверсифікацію первинних джерел енергії з допомогою зростання виробництва водню;
• розширення ринку водню, зокрема й експортної складової.

Україна покладається на міжнародне співробітництво для прискорення реалізації цієї стратегії. Задля цього створюють проєкти рамкових угод, нормативну базу, ресурсно-виробничу базу, інфраструктуру для зберігання та транспортування водню.

10 ГВт українського експортного потенціалу зеленого водню

Наразі виробництво водню в Україні становить приблизно 360 000 т/рік, який в основному використовується для виробництва аміаку. Хоча це сягає лише 0,5 % від загального світового попиту, проте з технологічним розвитком та інвестиціями Україна може значно збільшити свою виробничу потужність водню.

Центральні директиви Європи, зокрема «Енергетична системна інтеграція. Водень» Європейської комісії та «Зелений водень для Європейської зеленої угоди: Ініціатива 2х40 ГВт», визначають Україну як стратегічного партнера в розвитку відновлюваного водню.

Ці стратегічні документи передбачають будівництво до 10 ГВт електролізних потужностей в Україні до 2030 року, що призначені для виробництва відновлюваного водню. Близько 1,8 ГВт цієї потужності припадає на внутрішній ринок, переважно для виробництва зеленого аміаку, критичного товару для агропромислового комплексу.

Безпосередньо Німеччина розглядає Україну як одного з потенційних партнерів на європейському континенті для досягнення власних внутрішніх водневих цілей. За даними Національної водневої ради Німеччини, «Центральноєвропейський водневий коридор» між Україною та Німеччиною може бути використаний для транспортування водню. Консорціум чотирьох європейських операторів газових мереж уперше запропонував його у вересні 2021 року і підтвердив його здійсненність у листопаді 2022 року.

«Ще до російської агресивної війни Україну вважали постачальником водню майбутнього. Як NWR, ми переконані, що нарощування водневої економіки може зробити важливий внесок у відновлення енергопостачання України, а також пропонує важливий потенціал для Європи», – нещодавно заявила Катерина Райх, голова NWR.

Водневі долини H2U Hydrogen Valley

Серед найрозвинутіших та найбільш амбітних водневих починань України є й український пілотний проєкт H2U Hydrogen Valley, впровадженням якого займається компанія «Водень України». Проєкт входить до складу міжнародної ініціативи Mission Innovation.

В межах H2U Hydrogen Valley створюють дві водневі долини в Одеській і Закарпатській областях. За словами генерального директора девелоперської компанії «Водень України» Ярослава Криля проєкти поки що нестабільні.

«Роздирана війною країна не може робити великі державні інвестиції у водневі проєкти і замість цього покладається на зобов'язання приватного сектора. Вирішальним критерієм проєктів з виробництва водню в Україні є насамперед їх економічна доцільність», – каже Ярослав Криль.

На першому етапі проєкту в портовому місті Рені на Дунаї в Одеській області побудують електролізну потужність потужністю 100 мегават. У середньостроковій перспективі очікується збільшення потужності до 200 мегават. Німецька компанія Ludwig Bölkow Systemtechnik консультує компанію щодо цього проєкту.

Електрика для електролізу надходитиме від вітрових і сонячних електростанцій. Німецька компанія WindGuard GmbH виміряла необхідну силу вітру. Воду, потрібну для електролізу отримуватимуть із Дунаю та його притоків.

Ярослав Криль розповів Тагесшпігель що, за умов будівництва 3 ГВт електролізерних потужностей реальна потреба споживання водних ресурсів Дунаю сягатиме 0,0036% від середньорічного стоку води.

Щосекундно в Чорне море впадає 6400м3 води з Дунаю. Ця інформація в першу чергу буда адресована скептикам, які продовжують стверджувати що в Україні не достатньо водних ресурсів, необхідних для виробництва зеленого водню.

Друга воднева долина розташована у Закарпатській області в прикордонному регіоні зі Словаччиною та Угорщиною. Електролізна потужність 1100 МВт з можливістю розширення до 1500 МВт буде побудована на площі 120 гектарів.

Проєкт включає сонячну установку потужністю 120 МВт з можливістю масштабування до 1200 МВт і вітрові установки потужністю 160 МВт. Ця ініціатива спрямована на повну інтеграцію нових ВДЕ в Об’єднану енергетичну систему України.

Вироблений водень призначений для експорту на металургійний завод у Кошице, Словаччина, який хоче перейти з коксу на водень при виробництві залізної руди. Крім того, планується налагодити з'єднання з трансєвропейським транспортним коридором до Німеччини.

Н2 перспективи ДніпроГЕС після російського удару

За словами генерального директора державної гідрогенеруючої компанії «Укргідноенерго» Ігоря Сироти, виробництво зеленого водню його підприємство розглядало до війни. Йшлося про різносторонній бізнес, створення комплексного хабу на базі гідроенергетики та виробництво альтернативних енергоджерел: сонце, вітер і водень.

У грудні 2022 року ПрАТ «Укргідроенерго» представило пілотний проєкт виробництва «зеленого» водню на базі гідроелектростанції «ДніпроГЕС», номінальна потужність якого мала становити 1 МВт. Було заявлено про співпрацю з європейськими партнерами щодо будівництва електролізера, який дозволить виробляти 210 м3 «зеленого» водню на годину.

У жовні 2023 року підписали меморандум між українською компанією Укргідроенерго та німецькою компанією Andritz Hydro GmbH щодо співпраці у межах національної програми Німеччини щодо водневої стратегії.

Для Тагеспігель Ігор Сирота заявив, що проєкт ефективний на перспективу 3−4−5 років.

«Ми шукатимемо грант під пілотний проєкт, умовно шість мільйонів євро. Щодо фінансування вбачається підтримка Європейського банку реконструкції і розвитку, Інвестиційного банку і Світового банк», − сказав Сирота.

Після повітряної атаки росіян 22 березня 2024 року ДніпроГЕС втратила понад 1 тисячу МВт потужності із загальних 1,5 тисячі. На відновлення  енергооб’єкту піде певний часу та, за словами Ігоря Сироти, потребуватиметься міжнародна фінансова підтримка.

Обсяги робіт та їх вартість досі не визначені. Питання під’єднання найпотужнішого європейського об’єкту гідроелектростанцію до енергосистеми України усе ще розглядається. Імовірніше за все розвиток водневого проекту не закритий, але буде відтермінований в часі.

Водневі фальстарти спричинені війною

До початку збройного вторгнення декілька українських приватних енергетичних компаній заявляли про свої наміри зайнятися виробництвом зеленого водню.

У 2021 році у Рівненській області, на заході України компанія MCL заявила про будівництво до 2023 року сучасного вітропарку «Володимирець» потужністю 320 МВт. MCL займається розвитком об’єктів генерації електроенергії з відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Згідно із заявою компанії, проєкт відкладений до 2025 року.

Вітропарк має складатися з 12 інноваційних вітротурбін по 6 МВт кожна, загальною потужністю 72 МВт. Спеціалісти MCL інформують, що прогнозоване виробництво електроенергії становитиме біля 230 ГВт-годин на рік.

За допомогою електричної енергії, яку вироблятимуть вітрогенератори, воду в промислових електролізерах розподілятимуть на кисень та водень. Далі отриманий «зелений» водень планують зріджувати та транспортувати споживачеві – заводу «Рівнеазот» для виробництва аміаку.

Ще один потенційний проєкт у 2021 році оголосила львівська група компаній «Еко-Оптіма». Вона планувала будівництво заводу з виробництва зеленого водню потужністю 100 МВт. «Еко-Оптіма» має два головні напрями діяльності: нафто- та газовидобування із допоміжними роботами, а також виробництво альтернативної електроенергії.

Так, компанія збудувала сонячні і вітроелектростаніції, загальною потужністю 150 МВт. Зараз вона продовжує свою роботу та будує нову 55 МВт ВЕС, вводить в експлуатація нові сонячні станції. З початком війни компанія відклала водневий проєкт та згідно із заявою власника компанії Зіновія Козицького розглядатиме водневу енергетику у далекій перспективі.

Війна корегувала плани ДТЕК. Влітку 2020 року ДТЕК першою з українських компаній  приєдналася  до асоціації Hydrogen Europe. У 2021 році компанія планувала запустити пілотні проєкти із виробництва «зеленого» водню.

«Зелений водень – це напрям, де ми хочемо бути лідерами», – розповідав для українських медіа генеральний директор ДТЕК Максим Тімченко.

В коментарі для Тагесшпігель він зазначив, що менеджери ДТЕК бачать потенційні переваги «зеленого» водню для України і продовжують аналізувати свої довгострокові можливості. Але, у найближчому майбутньому енергетична компанія зосередиться на розвитку інтегрованого портфеля відновлюваних джерел енергії за рахунок проектів у вітровій, сонячній та електромережевій енергетиці, а також акумуляторних станцій.

Маршрут українського Н2 в ЄС

В Україні розглядають три способи транспортування водню до країн Європейського Союзу.

Перший – трубопровідним транспортом через українську газотранспортну систему. 28 листопада 2023 року Єврокомісія підтримала проєкт зі створення «Центральноєвропейського водневого коридору» між Україною, Словаччиною, Чеською Республікою, Австрією та Німеччиною. Для розробки проєкту трансформації Української ГТС для транспортування водню залучались вітчизняні та іноземні компанії.

За словами Ігоря Сироти, на заході України, на відокремленій ділянці відбувається експеримент, щодо застосування спеціальної оболонки в середині труби спеціальної оболонки, яка може мінімізувати ці втрати.

Дослідження щодо вартості переобладнання ГТС України на систему транспортування водню провела «Українська воднева рада». Одним з найперспективніших проєктів для внесення інфраструктурних змін в існуючу ГТС визнавали спільний проєкт Avacon та Німецької технічної та наукової асоціації газу та води (DVGW), що вже знайшов практичне застосування в межах підсистеми в Саксонії-Ангальт.

За словами члена правління енергетичної асоціації «Українська Воднева Рада» Олександра Репкіна, водень планують транспортувати не у чистому вигляді, оскільки він здатний швидко пошкодити трубу, а змішаним із природним газом. Початкова концентрація – 1,5% водню, яку згодом можна було би збільшити до 5%.

Другий способи транспортування – річковий або автомобільний, що передбачають різні технологічні підходи: зрідження та транспортування з використанням «органічного носія».

Зрідження – класичний варіант транспортування газоподібних речовин. Економічна доцільність залежатиме від попиту, наявності контейнерного парку (вартість одного контейнера може сягати від 250 до 700 тисяч євро) та супутньої інфраструктури для газифікації, регазифікації та охолодження (зріджений водень потрібно тримати при температурі -254С).

Олександр Рєпкін стверджує, що «При транспортуванні річковим або морським транспортом найбільш оптимальним є перевезення суміші водню в складі аміаку або метанолу».

За його словами, в Україні достатньо корабельного парку , більш ніж 60 суден Українсько-дунайського пароплавства та супутньої інфраструктури для річкового типу транспортування водню з використанням так званого «органічного носія» – етанолу чи аміаку. В цьому напрямку, для перейняття досвіду Україна співпрацює з урядом Японії.

В рамках підготовки ТЕО для водневого проєкту в Одеській області вивчався досвід використання «органічного носія» для транспортування водню. «Найефективнішою, на цей час, є німецька технологія запропонована Hydrogenious LOHC Technologies, а саме використання бензотолуолу.

При використанні «органічного носія» не потрібно вносити зміни у існуючі цистерни та контейнери, які використовуються для транспортування класичних нафтопродуктів, що зменшує реальну кінцеву вартість водню», – зазначає Олександр Рєпкін.

Юлія ВАЛОВА

Вячеслав ЛІНІНГ

***

Матеріал створений за підтримки Europe-Ukraine Desk / n-ost