• Finnish Energy Hub

На порозі безвуглецевого майбутнього: чи є конкуренти в «зеленого» водню

Саара Куяла,

керівник з розвитку бізнесу Wärtsilä Energy


Джерело: mind.ua

У світі зараз є велике розмаїття думок про роль і застосування водню. Вираз «зелений водень» стає модним, а поняття «воднева економіка» перетворюється на щось звичне, хоча поки ніде не втілене.


Однак варто почати з того, що існує ціла низка екологічно-нейтральних палив, які можна отримати із застосуванням надлишкової енергії відновлюваних джерел і які об’єднуються спільною назвою Power-to-X (дослівно «енергія, перетворена на певне паливо»). Крім добутого таким шляхом водню, це також синтетичні метан, метанол, гас і навіть синтетичний бензин та дизельне пальне та інші.


Усе це – вуглецево-нейтральні види палива майбутнього, які дадуть змогу перейти до 100% зеленої енергетики, на останніх роках енергетичного переходу замінивши викопне паливо. До того часу в енергосистемах буде збудовано великі потужності вітрової і сонячної генерації, які час від часу вироблятимуть багато надлишкової енергії. Замість того, щоб обмежувати та втрачати, її можна перетворити на чисте паливо й використовувати в енергосистемі, промисловості і транспортуванні.


Отже, поняття Power-to-X під своєю «парасолькою» об’єднує всі технології, що уможливлюють використання надлишкової електроенергії з ВДЕ, вловлювання СО2 з повітря або безпосередньо з викидів і створення на основі цього вуглецево-нейтральних і відновлюваних синтетичних палив.


Як бачать роль водню


Щоб оцінити роль того чи іншого палива Power-to-X, варто зважати на два основні аспекти – вартість, а радше економіку кожного з них, і швидкість декарбонізації.

Виробництво водню є дешевшим, порівняно з іншими видами палива. Але його впровадження потребуватиме нової інфраструктури, яка включає в себе трубопроводи і сховища. Необхідне також переобладнання електростанцій і двигунів автомобілів під роботу виключно на водні. Всі ці зміни вимагатимуть досить тривалого часу на розробку і застосування.


Інші види палива Power-to-X дорожчі у виробництві. Але вони мають безсумнівну перевагу в тому, що їх можна застосовувати в наявній інфраструктурі вже зараз, а отже запровадити значно швидше і так само швидше втілити мету з декарбонізації.


Під час нещодавньої конференції The Power-to-X opportunity: markets, technologies and costs ішлося, зокрема, про те, що Power-to-X зараз ледь чи не повністю зводиться до водню, але ж сам водень можна конвертувати (перетворити) на всі інші види такого палива, що спростить транспортування, зберігання і використання в тій інфраструктурі, яка вже є.


У цьому контексті досить дивно, що Міжнародна фінансова корпорація  (IFC, підрозділ Світового банку), за словами її співробітниці Елізабет Мінчу (Elizabeth Minchew), досить вузько зосереджена на розвитку інфраструктури і можливостей використання саме водню в країнах, що розвиваються.


Чому в енергетиці майбутнього вода посідає особливе місце


Для виробництва водню потрібна вода як «сировина», а саме 8 кг води для отримання 1 кг водню (0,24 м3 води / 1 МВт-год водню). Є країни, які, приміром, мають чудові умови для сонячної енергетики, але через посушливий клімат стикаються з дефіцитом води. Це потрібно враховувати, приймаючи рішення щодо виробництва Power-to-X.


Причому управління водними ресурсами має бути дуже зваженим та екологічно прийнятним. Зрештою, через об’єктивні умови виглядає, що регіони, які мають надійний доступ до води в достатніх обсягах, мають важливу перевагу у виробництві Power-to-X.


Крім того, вода має неабияке значення для вирощування біопаливних культур, які потребують рясного і регулярного зрошування. І звісно, вона потрібна для охолодження традиційних електростанцій.


Потенціал Power-to-X vs ціна


Усе більше й більше країн торують власний шлях до вуглецевої нейтральності. Тож необхідно шукати альтернативи для викопних видів палива у транспортуванні, промисловості й енергетиці. Технологічні процеси Power-to-X здатні виробляти усі традиційні види палива у вуглецево-нейтральний спосіб, а отже, мають перспективи для застосування в усіх цих секторах. 

Якби світ сьогодні був побудований на основі 100% відновлюваної електроенергії, оптимальний обсяг потужностей із перетворення Power-to-X мав би становити 900 ГВт для виробництва синтетичного метану в об’ємі, достатньому для сезонного балансування й забезпечення стійкості енергосистеми за допомогою газопоршневих станцій.


Детально структуру генеруючих потужностей по окремих країнах можна подивитися в проєкті «Атлас 100% відновлюваної енергії» (Atlas of 100% renewable energy)​, для якого ми змоделювали оптимальний спосіб виробництва відновлюваної енергії у 145 країнах і регіонах. 


Моделювання здійснене в «ідеальних» умовах і демонструє, якою б мала бути 100% зелена енергосистема, якби не було тягаря існуючих традиційних і застарілих потужностей. Аналіз враховує конкретні й унікальні для кожного регіону сонячні та вітрові кліматичні умови.


Три чинники економіки «зеленого» палива


Цікаво, що, попри повсюдне обговорення зеленого палива, мало говориться про те, що зелений метан є більш вигідним, ніж водень. Зауважте, моделювання з-поміж різних доступних технологій відновлюваного газу визначає синтетичний метан як економічно більш доцільний.

Приміром, його вже зараз можна використовувати для більшості наявних газових потужностей, а завдяки більшій щільності він має і кращий паливний ККД (що є одним з основних показників для роботи енергетичних установок), а отже, для однакового результату достатньо меншого обсягу метану.


Є три основні чинники, від яких залежить економічна доцільність палива Power-to-X:

  • доступність відновлюваної електроенергії за низькими цінами;

  • швидке зниження витрат на обладнання для виробничих процесів Power-to-X (наразі потрібні великі державні субсидії);

  • формування попиту на синтетичні палива регуляторними методами – перш за все, зобов’язання щодо використання відновлюваних палив та збільшення цін на викопне паливо шляхом оподаткування й вищі ціни на викиди СО2, щоб скоротити різницю у вартості викопного та синтетичного палива.

На що варто зважати


Зараз ідея енергетичної трансформації охопила весь світ. І відбувається масовий рух країн, галузей і компаній до безвуглецевого майбутнього. Звісно, це період жвавих дискусій щодо шляхів досягнення мети.


Думок багато, а висновок один. У бурхливому обговоренні мають бути розглянуті різні технології. Кожну варто оцінити з погляду собівартості виробництва, технологічних можливостей та обмежень, можливості адаптації ГТС і організації сховищ для палива тощо. Об’єктивна оцінка дасть змогу порівняти альтернативи й визначити пріоритети та часові горизонти.


Остаточних відповідей поки немає. Тож варто максимально зважено підходити до вибору технологій, які визначають майбутнє.


Саара Куяла братиме участь в онлайн-конференції Hydrogen Economy in Ukraine: Roadmap («Воднева економіка в Україні: дорожня карта»), що відбудеться 12 листопада, 2020. Долучитися ви можете на сайті заходу, або через подію у Facebook. Подія транслюватиметься англійською та українською мовами.



139 views

Сторінка в розробці