Бизнес Цензор, 19 октября 2021. Опубликовано 17:03 19 октября 2021 года Як дослідив БЦ, найближчі 10 років воднева енергетика в Україні не запрацює. Розвитку цієї галузі заважають фізичні властивості водню, “зелений” тариф для СЕС і ВЕС що діятиме до 2030 року і дизайн українського ринку електроенергії. Уряди Німеччини і США 21 липня оприлюднили спільну заяву щодо завершення Росією проекту “Північний потік 2” (ПП2) і майбутнього України. Ввід в експлуатацію ПП2 може призвести до повного припинення транзиту російського газу через територію України. Це створює для України декілька ризиків: Геополітичні: закриття “газового коридору” прибирає один з аргументів для Європи не допустити військової агресії з боку РФ вглиб території України. Економічні: вирогідне припинення транзиту з 2024 року призведе до втрати $1,5 млрд щорічних надходжень від Газпрому за транспорт газу. Ризики енергетичної безпеки: відсутність транзиту призведе до дефіциту газу в Україні, який вона купує у європейський країн, використовуючи “віртуальний реверс”. Тобто — відбирає на своїй території, здійснюючи взаєморозрахунок з європейськими контрагентами. Своєю липневою заявою Німеччина і США фактично легалізували добудову ПП2. В обмін на це вони пообіцяли “використати весь свій вплив для продовження транзитного контракту” та “всіляко сприяти енергетичній трансформації України”. Основною складовою такої трансформації має стати розвиток водневої енергетики в Україні. Суть така: Німеччина готова купувати “зелений” водень, який Україна буде виробляти методом електролізу, використовуючи електроенергію з відновлювальних джерел енергії (ВДЕ). Ще рік тому уряд Німеччини анонсував, що до 2030 року витратить 9 млрд євро на водневу енергетику. Лише 2 млрд євро з цієї суми піде на “партнерство в сфері водню з іншими країнами”. У спільній заяві Німеччини та США партнери зазначили, що “будуть підтримувати” Зелений фонд України в розмірі $1 млрд. Німеччина обіцяла покласти в нього $175 млн. Такий обсяг коштів ніяк не замінить надходження від транзиту природного газу. Але примара заміщення воднем вугілля і газу продовжується. В серпні цього року, під час візиту до Києва канцлера Німеччини Ангели Меркель і її зустрічі з Президентом України Володимиром Зленським, НАК “Нафтогаз України” та трейдер німецької енергетичної групи RWE підписали меморандум про розвиток водневих проектів в Україні. В жовтні Регіональна газова компанія (РГК) Дмитра Фірташа, що об"єднує операторів газорозподільчих мереж, повідомила про успішне завершення експерименту з транспортування суміші 20% водню та 80% природного газу локальними газовими мережами. БізнесЦензор дослідив, чи можливий “водневий бум” в Україні найближчим часом? Що цьому заважає? Яким буває водень Чистий водень (H2) у природі практично не зустрічається. Не можна пробурити свердловину і почати видобуток. Його потрібно синтезувати з інших речовин. На сьогодні є декілька способів виробляти водень. Але промислового виробництва — з великим обсягами та базою споживання — ніде в світі не існує. Пріоритетом для Європейського Союзу (ЄС) є виробництво H2 методом електролізу води (H2O) з використанням електроенергії ВДЕ. Це і є Зелений водень. Згідно дослідження промислової групи “Воднева Європа” (Hydrogen Europe) від березня 2020 року, в 2030 році Європа очікує 80 ГВт потужності водню в енергоодиницях. Половина цієї потужності буде в ЄС. Інша половина — в Північній Африці та Україні. Фото: ОГТСУ Ці регіони ідеально підходять для виробництва та імпорту водню газогонами в ЄС. Так, в Північній Африці високий рівень інсоляції (кількості сонячної енергії) для виробництва електроенергії сонячними панелями. З Алжиру в Іспанію, та з Тунісу і Лівії на Сицилію йдуть газогони, по яких може транспортуватись воднева суміш. Згідно дослідження Hydrogen Europe, річна потужність виробництва водню в Україні в 2030 році має бути 9,8 ГВт. Або більше 12% від загальної в регіоні. Близько 1,8 ГВт будуть використовуватись для виробництва аміаку з подальшою переробкою в добрива. До слова, виробництво водню шляхом електролізу можливе на хімічних заводах з виробництва азотних добрив. В Україні 6 крупних азотних заводи: “Сєвєродонецький Азот”, РівнеАзот, “Азот” в Черкасах, які входять в OstChem Фірташа, державні Одеський припортовий завод і частково Сумихімпром, а також ДніпроАзот Ігоря Коломойського. 8 ГВт річної потужності Україна, за планом, зможе поставляти до ЄС, використовуючи власну газотранспортну систему, недовантажену через запуск ПП2. Слід зазначити, що крім “зеленого”, за класифікацією ЄС, водень має й інші кольори. Кольори водню в залежності від методу виробництва Зелений водень — вироблений шляхом електролізу з води (H2O) із використанням “зеленої” електроенергії. Блакитний водень — отриманий шляхом парової конверсії з метану (CH4) — основної компоненти природного газу, за умови уловлювання вуглекислого газу (СО2). Сірий водень — отриманий тим самим шляхом, але без уловлювання СО2. Помаранчевий водень — отриманий шляхом електролізу води, як і у випадку “зеленого”. Але із використанням атомної електроенергії. Бірюзовий водень — отриманий шляхом піролізу метану, коли виділяється H2 та твердий вуглець у вигляді сажі. Цей метод Газпром активно нав"язує ЄС з метою самому поставляти водень в Європу. Вчені, оплачені Газпромом, стверджують що цей метод є найбільш дешевим з тих, які не передбачають викиди СО2 в атмосферу. Для чого потрібен “зелений” водень Поки технології з виробництва водню не стануть менш енерговмісними, а відтак — більше дешевими, основною концепцією є використання водню у якості акумуляторів для згладжування пікових споживань електроенергії. Суть така: СЕС та ВЕС у періоди низького попиту, але високої інсоляції і сильного вітру, спрямовують надлишкову електроенергію на виробництво водню шляхом електролізу води. Водень транспортується по газопроводах і зберігається у сховищах біля місць споживання. Основними споживачами водню мають стати газопоршневі електростанції, які будуть вмикатись під час пікового споживання електроенергії, спалюючи водень для генерації електроенергії. В Україні також йдуть розмови про заміщення воднем частини споживання природного газу шляхом подачі споживачам суміші водню та метану. Також розглядається виробництво азотних добрив із зеленого водню. Сьогодні для їх виробництва використовується природний газ. Але через низку причин виробництво водню для всіх цих методів використання — ускладнене. Фізичні та економічні проблеми Використання чистого водню в існуючих газогонах, які розраховані на прокачку природного газу, неможливо через техніку безпеки. З одного боку, водень — легкий та більш розріджений газ у порівнянні з метаном. З іншого — має більшу теплотворність. Труби, побудовані для прокачки природного газу, у випадку прокачки чистого водню, будуть відчувати більший тиск. А можливість спалахування водню набагато більша. Тому за стандарт прийнято транспортування суміші з 20% водню та 80% природного газу. На виході з труби така суміш знов може бути розділена на водень і метан. Через меншу плотність, 1 куб водню має меншу теплотворність (енергетичну цінність), ніж один куб метану. Співвідношення приблизно 1/3. Якщо в кубі газу приблизно 9-10 кВт-г, то в кубі водню близько 3 кВт-г. Показник Водень Природний газ Теплотворність (кВт-г / кг) 33 14,6 Плотність за стандартних умов (кг / м3) 0,09 0,72 Кількість енергії в кубічному метрі (кВт-г) 2,97 10,5 Щорічне споживання газу в Україні складає близько 30 млрд кубів, з яких видобувається тільки 20 млрд кубів. Для заміщення імпортних обсягів газу у 10 млрд кубів, Україні знадобиться в три рази більший обсяг водню. Втім, на виробництво одного кубу зеленого водню методом електролізу йде від 3 до 5 кВт-г електроенергії. Тому використання водню у суміші з метаном для заміщення імпортних обсягів природного газу може бути доцільним лише у випадку дешевих цін на електроенергію і одночасно — високих цін на природний газ. Але ціни на ці енергоносії взаємозалежні. Виробництво ж H2 виключно для експорту в Європу потребує наявності транзиту російського природного газу у якості “носія зеленого водню”. Регуляторні проблеми України Головною умовою використання зеленого водню у якості палива для маневрової генерації, має бути дуже низька, або взагалі від"ємна вартість електроенергії з ВДЕ, та висока вартість пікового навантаження (балансуючої електроенергії). Регуляторна база України до 2030 року унеможливлює такі умови. Так, до 2030 року діє “зелений” тариф (ЗТ) для ВДЕ. На сьогодні, середньозважений ЗТ в Україні складає близько 4 грн/кВт-г. Плата за “зелену” генерацію закріплена у валюті і гарантована в незалежності від її обмежень. Навіть якщо системний оператор НЕК “Укренерго” у години провалу попиту обмежує надлишкову “зелену” генерацію, її власники все одно отримують за неї плату. Ніхто з операторів ВДЕ не буде інвестувати в електролізні установки, поки електроенергію можна продати в ринок по найбільшому в Європі зеленому тарифу. Так само, купівля електроенергії для електролізу за ринковими цінами зробить такий водень занадто дорогим. Можливості тарифного стимулювання виробництва водню з боку держави також вичерпані. Сьогодні заборгованість ДП “Гарантований покупець” по ЗТ становить близько 25 млрд грн. Додаткове навантаження у вигляді ще одного стимулюючого тарифу не витримає економіка країни. З іншого боку, ціни на електроенергію в Україні обмежені так званими прайс-кепами (price cap) через високу концентрацію ринку електроенергії. В Європейських країнах вартість електроенергії на Балансуючому ринку може доходити до декількох тисяч євро за МВт-г. Така електроенергія продається у невеликих обсягах в моменти крайнього дефіциту. В Україні ціна Балансуючого ринку обмежена ціною 4600 грн/МВт-г, або близько 160 євро/МВт-г. (прайс-кеп на Ринку на добу наперед (РДН) в Об"єднаній енергосистемі України — 4000 грн/МВт-г, плюс 15% надбавки на Балансуючому ринку). Тому виробництво, транспортування і зберігання водню для використання на маневрових електростанціях у години пікового споживання не має економічного обґрунтування. Відміна ж або значне підвищення прайс-кепів призведе до значного росту витрат українських споживачів на електроенергію. Висновки Обіцянки Німеччини та США компенсувати втрати від потенційного припинення транзиту російського газу створенням водневої енергетики нездійсненні у найближчі 10-15 років. По-перше, прокачка H2 існуючими газопроводами потребує збереження транзиту для створення суміші метану і водню у пропорції 5/1. По-друге, за існуючих технологій виробництво водню потребує більше енергії, ніж є на виході. Тому використання його, як звичайного енергоносія — для заміщення природного газу — економічно необґрунтоване. По-третє, використання водню для маневрової генерації в Україні неможливе, щонайменше, до 2030 року — коли припинить дію “зелений” тариф для ВДЕ. Сергій ГОЛОВНЬОВ
Уряди Німеччини і США 21 липня оприлюднили спільну заяву щодо завершення Росією проекту “Північний потік 2” (ПП2) і майбутнього України.
Ввід в експлуатацію ПП2 може призвести до повного припинення транзиту російського газу через територію України. Це створює для України декілька ризиків:
Геополітичні: закриття “газового коридору” прибирає один з аргументів для Європи не допустити військової агресії з боку РФ вглиб території України.
Економічні: вирогідне припинення транзиту з 2024 року призведе до втрати $1,5 млрд щорічних надходжень від Газпрому за транспорт газу.
Ризики енергетичної безпеки: відсутність транзиту призведе до дефіциту газу в Україні, який вона купує у європейський країн, використовуючи “віртуальний реверс”. Тобто — відбирає на своїй території, здійснюючи взаєморозрахунок з європейськими контрагентами.
Своєю липневою заявою Німеччина і США фактично легалізували добудову ПП2. В обмін на це вони пообіцяли “використати весь свій вплив для продовження транзитного контракту” та “всіляко сприяти енергетичній трансформації України”.
Основною складовою такої трансформації має стати розвиток водневої енергетики в Україні.
Суть така: Німеччина готова купувати “зелений” водень, який Україна буде виробляти методом електролізу, використовуючи електроенергію з відновлювальних джерел енергії (ВДЕ).
Ще рік тому уряд Німеччини анонсував, що до 2030 року витратить 9 млрд євро на водневу енергетику. Лише 2 млрд євро з цієї суми піде на “партнерство в сфері водню з іншими країнами”.
У спільній заяві Німеччини та США партнери зазначили, що “будуть підтримувати” Зелений фонд України в розмірі $1 млрд. Німеччина обіцяла покласти в нього $175 млн. Такий обсяг коштів ніяк не замінить надходження від транзиту природного газу.
Але примара заміщення воднем вугілля і газу продовжується. В серпні цього року, під час візиту до Києва канцлера Німеччини Ангели Меркель і її зустрічі з Президентом України Володимиром Зленським, НАК “Нафтогаз України” та трейдер німецької енергетичної групи RWE підписали меморандум про розвиток водневих проектів в Україні.
В жовтні Регіональна газова компанія (РГК) Дмитра Фірташа, що об"єднує операторів газорозподільчих мереж, повідомила про успішне завершення експерименту з транспортування суміші 20% водню та 80% природного газу локальними газовими мережами.
БізнесЦензор дослідив, чи можливий “водневий бум” в Україні найближчим часом? Що цьому заважає?
Яким буває водень
Чистий водень (H2) у природі практично не зустрічається. Не можна пробурити свердловину і почати видобуток. Його потрібно синтезувати з інших речовин.
На сьогодні є декілька способів виробляти водень. Але промислового виробництва — з великим обсягами та базою споживання — ніде в світі не існує.
Пріоритетом для Європейського Союзу (ЄС) є виробництво H2 методом електролізу води (H2O) з використанням електроенергії ВДЕ. Це і є Зелений водень.
Згідно дослідження промислової групи “Воднева Європа” (Hydrogen Europe) від березня 2020 року, в 2030 році Європа очікує 80 ГВт потужності водню в енергоодиницях. Половина цієї потужності буде в ЄС. Інша половина — в Північній Африці та Україні.
Фото: ОГТСУ
Ці регіони ідеально підходять для виробництва та імпорту водню газогонами в ЄС. Так, в Північній Африці високий рівень інсоляції (кількості сонячної енергії) для виробництва електроенергії сонячними панелями.
З Алжиру в Іспанію, та з Тунісу і Лівії на Сицилію йдуть газогони, по яких може транспортуватись воднева суміш.
Згідно дослідження Hydrogen Europe, річна потужність виробництва водню в Україні в 2030 році має бути 9,8 ГВт. Або більше 12% від загальної в регіоні. Близько 1,8 ГВт будуть використовуватись для виробництва аміаку з подальшою переробкою в добрива.
До слова, виробництво водню шляхом електролізу можливе на хімічних заводах з виробництва азотних добрив. В Україні 6 крупних азотних заводи: “Сєвєродонецький Азот”, РівнеАзот, “Азот” в Черкасах, які входять в OstChem Фірташа, державні Одеський припортовий завод і частково Сумихімпром, а також ДніпроАзот Ігоря Коломойського.
8 ГВт річної потужності Україна, за планом, зможе поставляти до ЄС, використовуючи власну газотранспортну систему, недовантажену через запуск ПП2.
Слід зазначити, що крім “зеленого”, за класифікацією ЄС, водень має й інші кольори.
Кольори водню в залежності від методу виробництва
Зелений водень — вироблений шляхом електролізу з води (H2O) із використанням “зеленої” електроенергії.
Блакитний водень — отриманий шляхом парової конверсії з метану (CH4) — основної компоненти природного газу, за умови уловлювання вуглекислого газу (СО2).
Сірий водень — отриманий тим самим шляхом, але без уловлювання СО2.
Помаранчевий водень — отриманий шляхом електролізу води, як і у випадку “зеленого”. Але із використанням атомної електроенергії.
Бірюзовий водень — отриманий шляхом піролізу метану, коли виділяється H2 та твердий вуглець у вигляді сажі. Цей метод Газпром активно нав"язує ЄС з метою самому поставляти водень в Європу. Вчені, оплачені Газпромом, стверджують що цей метод є найбільш дешевим з тих, які не передбачають викиди СО2 в атмосферу.
Для чого потрібен “зелений” водень
Поки технології з виробництва водню не стануть менш енерговмісними, а відтак — більше дешевими, основною концепцією є використання водню у якості акумуляторів для згладжування пікових споживань електроенергії.
Суть така: СЕС та ВЕС у періоди низького попиту, але високої інсоляції і сильного вітру, спрямовують надлишкову електроенергію на виробництво водню шляхом електролізу води.
Водень транспортується по газопроводах і зберігається у сховищах біля місць споживання. Основними споживачами водню мають стати газопоршневі електростанції, які будуть вмикатись під час пікового споживання електроенергії, спалюючи водень для генерації електроенергії.
В Україні також йдуть розмови про заміщення воднем частини споживання природного газу шляхом подачі споживачам суміші водню та метану.
Також розглядається виробництво азотних добрив із зеленого водню. Сьогодні для їх виробництва використовується природний газ.
Але через низку причин виробництво водню для всіх цих методів використання — ускладнене.
Фізичні та економічні проблеми
Використання чистого водню в існуючих газогонах, які розраховані на прокачку природного газу, неможливо через техніку безпеки.
З одного боку, водень — легкий та більш розріджений газ у порівнянні з метаном. З іншого — має більшу теплотворність.
Труби, побудовані для прокачки природного газу, у випадку прокачки чистого водню, будуть відчувати більший тиск. А можливість спалахування водню набагато більша.
Тому за стандарт прийнято транспортування суміші з 20% водню та 80% природного газу. На виході з труби така суміш знов може бути розділена на водень і метан.
Через меншу плотність, 1 куб водню має меншу теплотворність (енергетичну цінність), ніж один куб метану. Співвідношення приблизно 1/3. Якщо в кубі газу приблизно 9-10 кВт-г, то в кубі водню близько 3 кВт-г.
Щорічне споживання газу в Україні складає близько 30 млрд кубів, з яких видобувається тільки 20 млрд кубів. Для заміщення імпортних обсягів газу у 10 млрд кубів, Україні знадобиться в три рази більший обсяг водню.
Втім, на виробництво одного кубу зеленого водню методом електролізу йде від 3 до 5 кВт-г електроенергії.
Тому використання водню у суміші з метаном для заміщення імпортних обсягів природного газу може бути доцільним лише у випадку дешевих цін на електроенергію і одночасно — високих цін на природний газ. Але ціни на ці енергоносії взаємозалежні.
Виробництво ж H2 виключно для експорту в Європу потребує наявності транзиту російського природного газу у якості “носія зеленого водню”.
Регуляторні проблеми України
Головною умовою використання зеленого водню у якості палива для маневрової генерації, має бути дуже низька, або взагалі від"ємна вартість електроенергії з ВДЕ, та висока вартість пікового навантаження (балансуючої електроенергії).
Регуляторна база України до 2030 року унеможливлює такі умови. Так, до 2030 року діє “зелений” тариф (ЗТ) для ВДЕ. На сьогодні, середньозважений ЗТ в Україні складає близько 4 грн/кВт-г.
Плата за “зелену” генерацію закріплена у валюті і гарантована в незалежності від її обмежень. Навіть якщо системний оператор НЕК “Укренерго” у години провалу попиту обмежує надлишкову “зелену” генерацію, її власники все одно отримують за неї плату.
Ніхто з операторів ВДЕ не буде інвестувати в електролізні установки, поки електроенергію можна продати в ринок по найбільшому в Європі зеленому тарифу. Так само, купівля електроенергії для електролізу за ринковими цінами зробить такий водень занадто дорогим.
Можливості тарифного стимулювання виробництва водню з боку держави також вичерпані. Сьогодні заборгованість ДП “Гарантований покупець” по ЗТ становить близько 25 млрд грн. Додаткове навантаження у вигляді ще одного стимулюючого тарифу не витримає економіка країни.
З іншого боку, ціни на електроенергію в Україні обмежені так званими прайс-кепами (price cap) через високу концентрацію ринку електроенергії.
В Європейських країнах вартість електроенергії на Балансуючому ринку може доходити до декількох тисяч євро за МВт-г. Така електроенергія продається у невеликих обсягах в моменти крайнього дефіциту.
В Україні ціна Балансуючого ринку обмежена ціною 4600 грн/МВт-г, або близько 160 євро/МВт-г. (прайс-кеп на Ринку на добу наперед (РДН) в Об"єднаній енергосистемі України — 4000 грн/МВт-г, плюс 15% надбавки на Балансуючому ринку).
Тому виробництво, транспортування і зберігання водню для використання на маневрових електростанціях у години пікового споживання не має економічного обґрунтування.
Відміна ж або значне підвищення прайс-кепів призведе до значного росту витрат українських споживачів на електроенергію.
Висновки
Обіцянки Німеччини та США компенсувати втрати від потенційного припинення транзиту російського газу створенням водневої енергетики нездійсненні у найближчі 10-15 років.
По-перше, прокачка H2 існуючими газопроводами потребує збереження транзиту для створення суміші метану і водню у пропорції 5/1.
По-друге, за існуючих технологій виробництво водню потребує більше енергії, ніж є на виході. Тому використання його, як звичайного енергоносія — для заміщення природного газу — економічно необґрунтоване.
По-третє, використання водню для маневрової генерації в Україні неможливе, щонайменше, до 2030 року — коли припинить дію “зелений” тариф для ВДЕ.
Сергій ГОЛОВНЬОВ
Більше новин
Курси валют, встановлені НБУ на: 06.12.2021
Дані за 03.12.2021
