ГоловнаСвіт

Воднева стратегія Північно-Східної Азії: про що слід подумати Україні

Китай, Південна Корея, Японія здійснюють енергетичний перехід – заміну використання горючих корисних копалин (вугілля, нафти та інших) на водень (H2) і електропаливо (e-fuel). Мета цих держав – досягти вуглецевої нейтральності до середини століття. Нові енергоносії мають замінити нафтопродукти у транспортному секторі (впровадження водневих авто, потягів, кораблів), а також забезпечити населення та підприємства теплом й електроенергією.

Для північно-східних азійських країн основними мотиваціями впровадження водневих технологій є екологія (зменшення викидів СО2), економіка (стимулювання промислового зростання й індустріальної конкурентоспроможності завдяки виробництву водневих авто та акумуляторів) та енергетика (отримання дешевої електроенергії, а також зменшення залежності від імпорту корисних копалин).

Розвиток водневої індустрії може стати панацеєю для України у вирішенні питань енергетичної незалежності та додаткового заробітку через збільшення експорту. Це відзначило вітчизняне Міністерство енергетики. У нас дійсно є шанси вийти на передову «водневої революції», але Україні необхідно підійти до реалізації з відповідальністю, успішно відповівши на існуючі виклики.

Фото: metallurgprom.org

Водень: за і проти

Цей газ є найрозповсюдженішим хімічним елементом у Всесвіті. Його основними перевагами є, по-перше, екологічність. Використання водню як палива не емітує діоксид вуглецю (CO2) до атмосфери і запобігає зміні клімату. По-друге, універсальність. Зараз водень генерується лише для виготовлення аміачних добрив та у нафтопереробці, проте він може замінити вугілля чи газ, слугувати енергоносієм для таких енергоємних галузей як металургія. По-третє, він має солідний ККД (коефіцієнт корисної дії). ККД двигуна внутрішнього згоряння – 35%, а водневого – 45%. Авто на водні проїде у 2.5 рази більшу дистанцію, ніж автівка на бензині.

Втім, є суттєві недоліки, котрі блокують використання водню. Основний – це сучасний спосіб виготовлення H2. Наразі 70% усього виробленого водню у світі є «сірим» – генерованим із газу чи нафти способом метанової реформації, при якому виділяється шкідливий вуглекислий газ СО2. Інші 27% є «коричневим» воднем – отриманим із вугілля. Рішенням проблеми виготовлення має стати «блакитний» та «зелений» водень. Перший також добувається із корисних копалин, але при цьому діоксид вуглецю вловлюється спеціальною технологією, а потім утилізується. Другий отримується з електролізу (розщепленням води на водень та кисень) за допомогою електричного струму, одержаному із відновлюваних джерел енергії – сонячної чи вітрової.

Пріоритет розвитку «зеленого» водню полягає у тому, що він нешкідливий для навколишнього середовища. Також існує можливість створити замкнутий цикл його добування: використати електричний струм, котрий виробляється у водневих паливних елементах, на генерацію нового H2. Легкість в отриманні водню вже привернула увагу НАСА – він обраний в якості палива для майбутньої місії на Місяці.

«Зелений» H2 названий міжнародною спільнотою як «енергоносій майбутнього»: це сприятиме його розповсюдженню і знизить собівартість. Перше: в підтримку водневої індустрії ухвалені програми та закони урядами США, ЄС, країн Азії. Друге: до 2030 року ціна водню знизиться мінімум на 30%. Третє: будується «воднева інфраструктура» – зарядні станції для авто та трубопроводи. Четверте: зменшиться ціна водневих паливних акумуляторів для авто (fuel cell) на 70-80% через масове виробництво до 2030 року. У 2025-му обсяг ринку водню становитиме $201 млрд, що на 67.5% більше, ніж зараз.

Працівник на найбільшій нафтогазовій компанії Азії Sinopec. Компанія планує витратити 30 мільярдів юанів (4,6 млрд доларів) на водневу енергетику, щоб стати найбільшим постачальником водню в світі до 2025 р.
Фото: metallurgprom.org
Працівник на найбільшій нафтогазовій компанії Азії Sinopec. Компанія планує витратити 30 мільярдів юанів (4,6 млрд доларів) на водневу енергетику, щоб стати найбільшим постачальником водню в світі до 2025 р.

Далекосхідна декарбонізація

Китайське економічне диво має серйозний побічний ефект – негативний вплив на екологію. Зростання ВВП країни за останні 30 років корелює зі збільшенням емісії вуглекислого газу. Китай – це найбільший постачальник діоксиду вуглецю до атмосфери, на нього припадає 28% світових викидів СО2 – 10 млрд. Країна спалює вугілля та є найбільшим імпортером нафти, однак вона вже почала боротися з забрудненням навколишнього середовища. Минулого року на віртуальній зустрічі Генеральної Асамблеї ООН генсек Сі Цзіньпін оголосив про ціль Китаю досягти карбонової нейтральності до 2060 року. Це потребуватиме щорічних інвестицій на рівні 5% від китайського ВВП: приблизно $730 млрд.

Пекін приділяє велику увагу водню – у 2019 була підготовлена «біла книга» розвитку використання H2 як палива в Китаї. План передбачає, що у 2050 в КНР буде 5 млн водневих транспортних засобів та 10 тис. водневих заправок. Китай вироблятиме 60 млн тон водню на суму ¥12 трлн ($1.7 трлн), який забезпечуватиме 10% енергопостачання в КНР. На 20% він буде «блакитним» та на 70% «зеленим». У китайській провінції Внутрішня Монголія вже будується пілотний енергетичний кластер, де 1.85 гігават сонячної та 370 мегават вітряної енергії вироблятимуть 67 тисяч тон «зеленого» водню щороку, починаючи з 2023 року. По вулицям міста Сучжоу вже курсують перші 36 водневих автобуси від автовиробника «Цзіньлун».

Очільник японського уряду Йосіхіде Суґа рішуче почав боротись проти змін клімату: Токіо поставив ціль припинити викиди вуглекислого газу до 2050 року, а у 2030-му емісія СО2 країною має становити 46% від рівня 2013 року. Основний вибір на заміну традиційним енергоносіям – водень. У 2050 році Японії буде необхідно 22 млн тон синтетичного газу щорічно, для цього їй потрібно інвестувати загалом $10 трлн – створити індустрію вироблення «зеленого» H2 потужністю в 275 гігават. Водень буде, по-перше, використовуватися Токіо як енергоносій для підприємств, по-друге, для опалювання будівель, по-третє, як паливо для водневих транспортних засобів, кількість яких у 2050 році має досягнути 8 млн.

Завод з виробництва водню компанії Shell у Весселінзі, Німеччина, 02 липня 2021 року
Фото: EPA/UPG
Завод з виробництва водню компанії Shell у Весселінзі, Німеччина, 02 липня 2021 року

З точки зору Токіо сучасна стовідсоткова залежність країни від імпорту вуглеводнів із Близького Сходу є небажаною. Виробництво власного водню вирішуватиме цю проблему, але Японія все одно буде вимушена імпортувати частину H2 через специфічну географію – гористий рельєф не дозволяє їй створювати поля з сонячними панелями, а будувати вітряки заважають тайфуни і глибоке дно біля узбережжя. Одним із японських постачальників водню може стати Росія – у 2019 році сторони запустили пілотний проєкт транспортування H2, виробленого шляхом електролізу. До 2035 року водень із РФ має становити 10-15% японського ринку.

Стратегія Сеулу у досягнення повної зупинки викидів СО2 до 2050 року визначає корейське суспільство «водневим суспільством майбутнього»: 30% міст та селищ мають споживати водневу енергію. У 2020-му парламент Південної Кореї схвалив «Водневий закон», який прописує компетенції уряду в проведенні енергетичної модернізації. До 2050 року традиційні енергоносії будуть замінені сонячною, вітровою енергетикою, а також «блакитним» та «зеленим» воднем – останній складатиме 70% виробництва H2 в Кореї. Окрім цього, уряд планує імпортувати 25% необхідного водню з Норвегії й Австралії.

Плани Сеулу щодо обсягів споживання водню у найближчому майбутньому не такі амбітні й капіталомісткі як у Пекіну чи Токіо: лише 6 млн тон водню на 2040 рік. У наступні п’ять років корейські інвестиції в водневі технології складуть $16 млрд. Кількість транспортних засобів, що використовуватимуть Н2 у 2040 році складе 6 млн, а водневих заправок 1200 одиниць. «Зелений» водень генеруватиме щорічно 17.1 гігават енергії. Усі корейські міські автобуси та дрони, котрі забезпечують перевезення товарів на віддалені острови, працюватимуть на водні.

Інший акцент «водневої революції» у Південній Кореї – це модернізація її автопрому. В 2019 році Сеул ухвалив «Дорожню карту водневої економіки» – основні індустріальні гіганти, до прикладу, Hyundai Motors, почали інвестувати в R&D і виробництво водневих авто. Із розвитком H2 технологій глобальний попит на водневі транспортні засоби зростатимуть – корейський бізнес прагне зайняти свою частку на ринку.

Автомобілі Hyundai, котрі працюють на водні, на заправці заводу з виробництва водню EWE в Ельсфлеті, Німеччина, 23 липня 2020 р.
Фото: EPA/UPG
Автомобілі Hyundai, котрі працюють на водні, на заправці заводу з виробництва водню EWE в Ельсфлеті, Німеччина, 23 липня 2020 р.

Український погляд

Київ має докласти зусиль, якщо хоче стати постачальником «зеленого» водню основним світовим споживачам – країнам ЄС та Азії.

По-перше, нам потрібні додаткові сонячні панелі та вітрові турбіни – у 2020 році альтернативна енергетика для українського споживача виробляла 10 гігаватт. Рівно стільки ж енергії потрібно для виготовлення і експорту водню до ЄС. Потужності мають бути, як мінімум, подвоєні. Або ми маємо збудувати ще більше, якщо хочемо потіснити наших основних конкурентів на ринку ЄС – країни Північної Африки. Наразі єврочиновники для України планують забезпечення лише 1/8 від усієї потреби ЄС у водні. Це, насправді, дуже мало, враховуючи наш виробничий потенціал.

По-друге, Україна має будувати інфраструктуру і переорієнтувати свою газотранспортну систему для відправки водню на Захід. Відбуватиметься транспортування не чистого водню, а суміші природнього газу з воднем. Для цього Києву необхідно витратити приблизно $2-4 млрд на модернізацію радянської труби протягом наступних п’яти-десяти років. Тоді нам не потрібно буде будувати новий трубопровід до ЄС. Для далеких споживачів транспортування можливе по морю – Японія вже презентувала перше судно, котре здатне перевозити водень за температури мінус 253 за Цельсієм. 

Видання LB.ua - одне з небагатьох серед топових загальнонаціональних ЗМІ, яке якісно висвітлює церковну тематику. Тому не гріх буде тут долучитися до кампанії

Кирило (Говорун), вчений-богослов, професор університету Лойола-Мерімаунт, науковий співробітник Єльського і Колумбійського університетів

Якщо ж Україна зможе сама виробляти «зелений» водень – це дасть їй змогу забезпечувати вітчизняні підприємства, в першу чергу металургійні, новим енергоносієм замість імпортованого природнього газу. Для забезпечення населення нам вистачає власного видобутку. 

По-третє, ми можемо ефективно використати потужності вітчизняної атомної енергетики – виробляти «рожевий» водень, генерований на АЕС шляхом електролізу за допомогою енергії ядерного реактора. Для цього Україні потрібно зберегти й модернізувати атомні електростанції. Поки що ми є сьомими у світі по величині атомної енергогенерації. Через екологічність «рожевий» водень цікавий країнам Заходу. У Великобританії будується АЕС вартістю $28.8 млрд та потужністю 3.2 гігават – з 2034 року вона почне виробляти «рожевий» Н2 для місцевої економіки. 

Фото: EPA/UPG

Петро ШевченкоПетро Шевченко, Аналітик, аспірант Цзиліньського університету
Читайте головні новини LB.ua в соціальних мережах Facebook, Twitter і Telegram