Четвертая индустриальная революция: Как водородные технологии изменят Украину

Полностью отказаться от бензина и газа, при этом гарантировать в каждый дом поставки чистой электроэнергии и обогрев жилья, обеспечивать колесный и рельсовый транспорт экологически чистым топливом – как вам такая перспектива? Все это может дать самый распространенный элемент на Земле – водород.

Президент энергетической ассоциации «Украинский Водородный Совет», председатель наблюдательного совета Tokmak Solar Energy, эксперт в сфере альтернативной энергетики Александр Репкин рассказал Kosatka.Media – как работают водородные технологии, на каком они этапе развития и какие горизонты открывают для украинской экономики и каждого украинца.

Александр, давайте начнем с начала. Что такое водородная энергетика?

Почему-то все цепляются за термин «водородная энергетика». А надо говорить о водородных технологиях.

Чтобы объяснить, что это такое, надо вернуться назад и вспомнить свои уроки химии в школе. Водород – это первый элемент таблицы Менделеева. И это самый просто химический элемент, молекула которого  состоит из двух атомов.  Из этого простейшего элемента состоит вся суть вещей, которые нас окружают.  И наша вселенная. Когда ученые пытались это измерить, то более 70% всего, что нас окружает – состоит из водорода.  Но его химические свойства таковы, что он не встречается в чистом виде. Как такого H2 в природе найти невозможно.  Он всегда в соединениях, самая распространенная из них на нашей планете – это вода.

А водородная бомба, о которой все знают, – это просто отголосок «холодной войны». Термин употребляли, чтобы ничего не объяснять. Хотя водород никогда не использовался как оружие. Там был изотоп дейтерий.

А физические свойства водорода, по сравнению с другими топливно-энергетическими ресурсами, значительно превышают даже природный газ по теплотворности.

Но самое главное, почему сейчас начали говорить о водороде, – мы начали заниматься изменением климата на нашей планете. Чтобы найти решение для многих процессов, была запущена программа Hydrogen for Climate Action в Европе.  В ней анонсированы 11 проектов именно водородных технологий, направленные на сохранение климата на нашей планете и недопущения экологической катастрофы. Эти проекты направлены на транспортировку водорода, его использование в централизованной системе отопления, строительство крупных судов, работающих на водороде и развитие инфраструктуры.

Водород относят к возобновляемым источникам энергии. Его химические свойства таковы, что когда он соединяется и разъединяется с другими химическими элементами, косвенно выделяется большое количество тепла и постоянный ток. И мы получаем все то, что и при переработке угля, природного газа, мазута, бензина и тому подобное.

Самый распространенный способ использования водорода, на котором делается ударение – это электролизер. Есть анод и катод, вода в определенной емкости. При подаче тока происходит химическая реакция, молекула воды разделяется на две молекулы водорода и одну – кислорода. Мы получаем два газа. Кислород, как правило, не используется, и он несколько опаснее, чем водород, поэтому его обычно в этом процессе просто отдают в атмосферу. А водород собирается в отдельной емкости, где хранится. Затем он направляется в устройство, что называется топливная ячейка, в котором происходит обратная химическая реакция. Чистый водород смешивается с атмосферным воздухом, берет с него кислород, и образуется молекула воды. И это и есть побочный эффекты отработки этой технологии.  То есть, отходы – это обычная дистиллированная вода. Далее этот же объем воды мы можем запускать в этот же процесс снова. И у нас образуется круг использования воды за счет возобновляемого источника.

Нам задавали вопрос – не повлияет ли эта технология на уменьшение водного ресурса. Нет, не повлияет. Потому что в этом кругу водород проходит, не уменьшаясь в объеме использования.

Где используются водородные технологии?

Прежде всего, это сочетание водородных технологий с ветровой энергетикой (она имеет более высокий потенциал, чем солнечная) – мы получаем постоянный источник энергообеспечения, которое является возобновляемым.

Человечество научилось получать энергию от ветра и солнца. Но – они непредсказуемые, непостоянные источники. А в сочетании с водородной технологией мы можем накапливать энергию, которая не нужна ночью. Или если днем ​​потребление значительно ниже производства электроэнергии (в особо солнечные дни, например). А остальное «складываем в карман».

Водородная технология позволяет хранить водород сезонно. Обычный аккумулятор имеет свои свойства до разряжения, ему нужны постоянные условия, чтобы он сохранял заряд. Для водорода все гораздо проще – он сохраняется в любом виде – сжиженном или под давлением. И если его закачали в емкость – не нужно больше ничего. Только правильная емкость. Для этого могут использоваться даже подземные хранилища газа, где мы сейчас сохраняем природный газ. Когда нам говорят – «Наши газохранилища полные! Безопасно пройдем зиму!» – это так же мы можем действовать с водородом.

Более того, секторальная интеграция этих технологий предусматривает переход к водородной экономике. Не отдельно транспорта или энергетики. А когда новым отопительным ресурсом вместо углеводородов – уголь, природный газ, нефть – становится водород. Одна универсальная единица. И она используется как в энергетике, так и в транспорте, так и в жилищно-коммунальном хозяйстве. Потому что процесс выделения тепла и электроэнергии абсолютно полностью имплементируется в любое здание для обеспечения теплом, горячей водой и электрической энергией.  Причем вся эта технология направлена ​​на то, что водород используется именно как источник электрической энергии. Потому что в классическом понимании использования водорода для сжигания – нет в дальновидной концепции стран ЕС и США. На начальных этапах – да, есть. Потому что мы замещаем технологию сжигания природного газа. До определенного процента, чтобы это не требовало значительного технического переоснащения. Хотя в дальновидной перспективе, в том плане, который представила президент Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен, к 2050 году хотят сделать carbon free economy. То есть, экономики, которые не будут загрязнять окружающую среду. И это возможно сделать только с водородными технологиями.

Итак, три главные сферы их использования – отопление, электрическая энергия и транспорт. Причем не только колесный. Это и железнодорожный, и морской. И есть проекты, где самолеты уже оборудуются бортовыми водородными технологиями. На них самолеты еще не летают, но для обеспечения жизнедеятельности судна такие технологии используются.

Возможно, вы уже видели: когда у самолета две турбины, на которых он летит, а одна – в хвосте – генерирует электрическую энергию, чтобы было кондиционирование в салоне, теплые напитки и тому подобное.

Водородные технологии в Украине и мире. Мы очень отстаем?

В Украине современных водородных технологий еще нет. Но водород имеет очень широкое применение – в металлургии, больше всего – в химической промышленности, при производстве азотных минеральных удобрений.  Водород уже используется в энергетике, но в другом виде – для охлаждения турбин.

Поэтому в целом водородные технологии – давно известны. Но никогда до сих пор не отмечалась возможность их использования в быту. Когда каждый может дома сделать водородную топливную ячейку и отапливать дом.

Возможно ли сейчас такую ​​технологию дома сделать? Есть ли для этого условия, материалы, оборудование? Сколько это будет стоить?

Стоимость будет зависеть от производителя таких материалов, мощности оборудования и уровня потребления электрической энергии. Думаю, что такую ​​технологию вполне возможно сделать.

Именно потому ведется соответствующая просветительская работа, и нашей Ассоциацией.  Мы были у заместителя Минекоенерго – говорили именно об этом.

Над какими проектами вы работаете?

Наша задача – чтобы Украина не отставала. Мы всегда что-то догоняем. У нас миллион скептиков, говорят – у вас ничего не получится. А потом – бац – и мы построили 7 гигаватт ВИЭ.

У нас есть инженерная мысль, специалисты, опыт. Есть все условия, чтобы мы развивались, шли рядом, а не догоняли.

Но почему-то у нас все хорошие темы, инициативы постоянно обрастают коррупционными скандалами. Видимо, не могут побороть эту жадность «все – мое».

Для того, чтобы у нас что-то появилось, нужно создать условия, законодательство – и первичное, и вторичное.  Чтобы не изобретать колесо – надо обратиться к нашим партнерам, странам Европейского Союза. У них есть отдельный сайт HyLaw, где собраны все нормативно-правовые акты, которые сегодня функционируют в Европе.  Есть 5 директив, которые принял Евросоюз, и которые являются обязательными для выполнения всеми странами ЕС.

Главное – состоялась презентация New Green Deal – это курс стран Евросоюза на предстоящие 10-30 лет. Это круто. Там написана полностью вся стратегия.  Если мы пытаемся интегрироваться в Европу и стать европейской страной – наш путь туда.  Берем, адаптируем и согласовываем с партнерами.

Автоматически это дает нам возможность стать игроком на этом рынке. На сегодня те потребности в энергетике, которые есть у стран Евросоюза, и они об этом открыто говорят – они сами не способны обеспечить. Им нужны будут площадки, чтобы производить именно «зеленый» водород.  И одной из таких площадок может стать Украина.

«Зеленый» водород – в понимании европейских законодателей – произведенный из возобновляемых источников энергии. Это не технология сжигания водорода.

Чем Украина так привлекательна как площадка для выработки «зеленого» водорода?

Недавно мы закончили основательную работу совместно с Институтом будущего и Институтом возобновляемой энергетики. Мы создали Атлас потенциала возобновляемой энергетики Украины. Он свидетельствует, что мы можем у себя разместить такое количество возобновляемых источников, которое позволит полностью обеспечить себя как страну, не быть зависимыми от импорта энергоносителей сюда, и – закрыть треть потребностей всех стран Евросоюза. Там 27 стран. И минимум 7 из них сможем обеспечить полностью. Украина имеет второй потенциал среди европейских стран по возобновляемой энергетике. Мы можем использовать акватории наших Азовского и Черного морей.  Азовское – вообще супер, там глубины до 30 метров. Это позволяет установить такое количество ветряков, которому может позавидовать даже Норвегия.

А главное – мы уже соединены со странами Евросоюза. У нас общая граница. И также – наши электрическая и газовая системы объединены в отдельных точках. К этому добавляются автомобильное и железнодорожное сообщение. Все. Строим инфраструктуру и присоединяемся к тем транспортным коридорам, которые уже разработаны в Европе.  И мы не на словах, а действительно интегрируемся в эти процессы.  И должны стать субъектом, а не объектом, как сейчас.

Звучит прекрасно. Но – на каком этапе мы сейчас?

В 2019 году мы сделали очень много работы. И эти маленькие победы позволили нам поднять эту тему на высший уровень. Об этом говорит и наш премьер-министр, и скоро и наш президент в этом разберется, потому что он прогрессивный человек.

Я вижу, как этой проблематикой начал заниматься вице-премьер-министр по вопросам европейской интеграции Дмитрий Кулеба.

Когда я организовывал встречу нашей правительственной делегации с представителями Hydrogen Europe – водородной ассоциации европейской, которая объединяет всех производителей, то Кулеба был очень впечатлен. Одно дело, когда тебе что-то говорит человек из Украины, другое – когда это говорят люди, которые уже воплотили более 500 проектов, и это работает. А вон все переворачивает с ног на голову – когда ты сам садишься за руль водородного автомобиля.  Ведь это о ней не где-то там говорят, а здесь – садись, поехали.  И человек начинает понимать, что это уже не будущее, это настоящее, и оно уже здесь, рядом.  И нам надо к нему обязательно присоединиться.

Поэтому – создана межправительственная рабочая группа. Сейчас мы проводим исследования по концепции дорожной карты, разрабатывается Украинская водородная стратегия и национальный план действий в возобновляемой энергетике 2020-2030.

О водородных технологиях начали говорить в разрезе хранения электрической энергии, балансировки энергетической системы, возможности замещения использования природного газа.

И я сейчас готовлю мега-крутой проект с «Новой Почтой». Он заключается в приобретении компанией хотя бы 10 небольших автомобилей, работающих на водородной технологии. Мы, со своей стороны, сделаем водородную заправочную станцию ​​и обслуживающий центр, который будет заниматься этими автомобилями.

Тогда «Новая Почта» сможет сказать – «Мы одна из самых продвинутых служб доставки Украине» и «Ваша доставка – экологически чистая», и клеить «зеленый листочек». Сознание человека так устроено, что все хотят быть с победителем и приобщиться к значительному и классному. И это именно тот случай.

Но здесь очень важно изменение сознания. Что не вы доплачиваете кому-то, чтобы он стал более богатым.  А – мы делаем это для того, чтобы обеспечить свое будущее.

Над этим еще предстоит поработать...

 Да. Но молодежь – уже прогрессивная.

А касаемо всех остальных – никто не хочет болеть так часто, как сейчас. За 5 лет моего депутатства в Запорожской области мы проводили множество социологических опросов. Один из разделов – какая проблематика вас беспокоит больше всего. Все жаловались на низкую заработную плату, как правило. Но в последнем опросе экологические проблемы вышли на 2 место – 38%. Они начали понимать, что от экологии они потом жалуются на плохое самочувствие, качество медицины и все, с этим дальше связанное. А по пирамиде Маслоу экологические проблемы стоят чуть выше, чем что поесть и где поспать. Но, к сожалению, в бедных странах об этом задумываются меньше людей.

Но, тем не менее, такие люди уже есть. И наша работа – не пустая.  Нас слышат.

Пока представители углеводородного экономики не расценивают нас как потенциальную угрозу.  А когда начнут – станут делать нас такие же пиар-атаки, как на Грету Тунберг.

Когда они осознают, что вы – конкуренты?

Думаю, мы их подогреем в 2020.

Расскажите о своей ассоциации. Кто эти люди? Сколько вас?

Сейчас мы на первом, просветительском, уровне развития этой тематики в Украине.

У нас есть ряд коммерческих структур, которые работают исключительно в энергетике, в газоснабжении. Это те, кто уже увидел потенциал. У нас есть компании, которые работают в частном секторе, с солнечными проектами. Есть девелоперы, которые строили большие солнечные станции – там есть мощная инженерная мысль. И они могут объединить в один проект все необходимое оборудование. У нас пока нет такого опыта.  Но – изучаем.

Главная наша движущая сила – наука. Я вошел в президиум Академии наук Украины по водородным технологиям. За этот год удалось выделить бюджетное финансирование в размере 3 миллионов 143 тысяч гривен для около 20 проектов по водородным технологиям, которыми сейчас занимаются украинские институты.

Какие это проекты, кто и чем занимается?

Это именно ученые. Мы были даже несколько удивлены, что в Украине есть настолько светлые головы и такие наработки. Просто им никто не ставил задачи. Никто не видел коммерциализацию. Это была работа ради работы.

Например, это украинские исследовательские лаборатории, работающие над водородными проектами. Институт биоорганической химии и нефтехимии – «Получение водорода из углеводородного некондиционного сырья на композитнитных протонопроводных мембранных катализаторах».  Институт ботаники – «Светозависимая выработка водорода микроводорастениями и фотосинтетическими бактериями». Институт возобновляемой энергетики – «Оптимизация параметров эксплуатации ветровых установок и электролизеров для получения водорода с целью его использования в автономных системах энергообеспечения». Институт угольных технологий, Институт газа – «Совершенствование и оптимизация плазменных технологий получения водорода. Фундаментальные основы процессов получения и использования углеволородосорбционных наноматериалов для водородной энергетики». И это можно продолжать и продолжать.

Сейчас я занимаюсь еще одним процессом. Президент Патон подписал указ по Национальной академии наук о создании научно-технического международного центра по накоплению обмена возобновляемыми водородными технологиями. И именно там хотим собрать все наработки, которые есть в этой сфере – патенты и т.д., чтобы изучить их, и дальше толкать как движущий источник нашей экономики – создание рабочих мест, инфраструктуры и тому подобное.

По более практическим проектам. С Институтом возобновляемой энергетики мы делаем небольшой проект: есть возобновляемый источник, производство водорода, топливная ячейка, и снова производство электроэнергии.

Еще один перспективный проект – у меня была содержательная встреча с представителями «Укрзализныци» и министром Владиславом Криклием. Есть разработанная технология переоборудования наших дизельных локомотивов подвижного состава на водородные технологии. Так же сюда могут зайти такие гиганты железнодорожного строительства как Ballard и Alstom, создать на территории Украины завод. У нас есть не менее 1500 локомотивов подвижного состава, движущихся, и около 2500, которые стоят и используются как «доноры».

Сейчас мы делаем научно-экономическое обоснование этого процесса, вместе с европейскими экспертами.

Расскажите об инвестициях, о цене вопроса.  Вы считали – сколько будет стоить отдельный проект?  Недавно в Госэнергоэффективности озвучили, что в украинском ВИЭ надо 20 млрд инвестиций. У вас есть какая-то цифра?

Я не страдаю гигантоманией.

По проекту с «Новой Почтой» – он крутой, хоть на обложку Forbes выкладывай –  думаю, где-то в $1,5 млн мы уложимся.

Но – трудно говорить, потому что у нас нет опыта ни по одному проекту. Все собираем по крупицам. Поэтому по ценам – для меня это тоже главный вопрос.

В чем опасность водородных технологий?  Всегда же есть «но». Чем углеводородные конкуренты могут вас дискредитировать?

Опасность только одна: водородная технология – это четвертая индустриальная революция. Я всегда привожу пример, что паровозы были очень обеспокоены, когда появился двигатель внутреннего сгорания. А еще раньше так случилось с гужевым транспортом, когда представители парламента в Лондоне говорили, что лошади никогда не исчезнут с улиц. А через два года – не стало ни одной.

Поэтому и двигатели внутреннего сгорания будут очень обеспокоены, когда в массовом производстве появится топливная ячейка.

Но нельзя сдержать то, что нельзя сдержать. Как ни тормози этот процесс – будут находиться смельчаки, которые паяют что-то у себя дома. Я уверен, что этот процесс уже запущен.

Какие первые задачи по водородной энергетике для государства Украина в 2020?

Мы готовим синхронизацию с европейским законодательством. И уже в Минэкоэнерго есть Ukraine Green Deal.  И там будут записаны все наши параметры, каким образом Украина будет бороться с глобальным изменением климата.

Тэги: солнечная энергетика, ветровая энергетика, законодательство, Евросоюз, минэкоэнерго, ВИЭ

Читайте также

Как установить газовый счетчик: Ответы на главные вопросы
Переход на учет газа в энергетических единицах: как это будет
Юридические аспекты просмотра «зеленого» тарифа: кто кому делает одолжение?