Газовики готовятся смешивать газ с водородом: что это даст потребителям и выдержат ли наши трубы

Под Харьковом прошли испытания шкафных газорегуляторных пунктов (ШГРП) на работу со смесью природного газа и водорода в пропорции 80% на 20%. Это известные многим «желтые шкафы», снижающие давление газа, прежде чем он попадет в дома или на предприятия.

Это новая технология, цель которой – заменить часть природного газа «зеленым» водородом, при сгорания которого не образуются углеродные выбросы. Она имеет как много преимуществ, так и немало проблемных моментов, связанных в первую очередь со стоимостью перехода на нее.

Kosatka.Media побывала на испытательном полигоне и рассказывает, как новая технология может изменить нашу жизнь, и что специалисты думают о реалистичности ее воплощения в Украине.

Что происходило на полигоне

Особенностью водорода является значительно меньший размер его молекулы по сравнению с природным газом. И если наполнить сети чистым водородом, он очень быстро выветрится. А вот смесь 80% (газ)/20% (водород) считается оптимальной для газовых сетей, поэтому ее потенциально можно использовать для обогрева домов и приготовления пищи.

Испытания, которые устроили работники АО «Харьковгаз», должны показать, пригодны ли ШГРП, произведенные RGC Production, для работы с газоводородной смесью. Они оборудованы H2-ready регуляторами Pietro Fiorentini, которые имеют сертификат на работу с 20% смесью водорода от производителя.

Полигон Харьковгаза, на котором испытывали ШГРП. Фото: Kosatka.Media

Тестировались пять наиболее распространенных типов ШГРП мощностью от 50 куб. м/ч до 350 куб.м/ч, которые используются для регулирования газа для бытовых и небольших промышленных потребителей газа.

Сейчас подобные эксперименты проводятся во всем мире, и если украинские опыты будут успешными, это позволит не только уменьшить «углеродный след» в окружающей среде (так как водород при сгорании не образует углерод), но и продавать оборудование украинского производства за границу.

В начале испытаний каждый из ШГРП продувают инертным газом (азотом), после чего подают смесь метана и водорода.

Баллон со смесью метана и водорода. Фото: Kosatka.Media

В течение серии экспериментов специалисты газовой службы проверяли узлы и автоматику ШГРП. Например, как работают предохранительно-запорные клапаны (должны останавливать движение газа, если давление станет слишком высоким или низким), и не выходит ли газ через соединение.

Главная же цель тестов – проверить, держат ли ШГРП давление. Для этого «шкафы» должны стоять под рабочим давлением в течение 12:00, а газовики с помощью детекторов газа периодически проверяют, нет ли утечек.

«На полигоне находятся обычные ШГРП – такие же, которые мы выпускаем на наших заводах. Регуляторы, которые сертифицированы для работы с 20% смесью водорода, уже на них стоят на них с самого начала. То есть, специально «под водород» мы их не модифицировали. Уже через несколько дней «шкафы» с полигона поедут к своим заказчикам», – сказал заместитель руководителя водородного проекта РГК Игорь Гоцик.

Это не первый цикл испытаний – перед этим подобные тесты провел «Житомиргаз». Позже их проведут в Днепропетровской, Волынской и Ивано-Франковской областях.

Чем Украине «заправлять» свою трубу

В РГК говорят, что тестируют только технический аспект поставки газоводородного «коктейля». Экономику этого процесса не просчитывают. А вот как раз к экономическому измерению перехода на водород есть огромные вопросы. По крайней мере сейчас.

Прежде всего – где взять столько водорода? Украина в 2020 году потребила около 30 млрд м3 природного газа. Даже замещение его водородом на 20% означает потребность в 6 млрд м3 водорода. Это огромный объем.

Как пояснил Kosatka.Media президент Всеукраинского водородного совета Александр Репкин, точно сказать, сколько сейчас водорода производится в Украине, очень сложно.

«Сейчас это частные производства и найти их объемы очень трудно. Но даже нельзя сравнивать с теми объемами, которые будут нужны – они в десятки раз меньше», – пояснил Репкин.

К тому же, как ни странно, «не каждый водород одинаково полезен»: в современной энергетике различают целых 6 видов происхождения водорода – в зависимости от количества углерода, попадающего в окружающую среду во время его производства.

«Зеленый водород» производится электролизом воды с помощью электроэнергии из ВИЭ. Углеродный след при этом не образуется.
«Серый водород» – это водород, производимый из метана с выбросами CO2.
«Коричневый водород» производится из газифицированного угля с выбросами CO2. Считается наименее экологичным.
«Голубой водород» – это «серый» или «коричневый» водород, но с улавливанием и хранением углерода (обычно с эффективностью 50-70%).
«Желтый водород» или «розовый водород» – при его производстве для электролиза используется электроэнергия, произведенная на АЭС.
«Бирюзовый водород» – получают путем пиролиза метана с образованием побочного продукта – твердого углерода.

Сама логика декарбонизации говорит о том, что нулевой уровень углеродных выбросов должен быть уже на этапе производства водорода. Это означает, что экологический барьер могут преодолеть только «зеленый» и «желтый» водород. При этом в 2019 году около 96% мирового производства водорода было получено из ископаемого топлива и только 4% – от электролиза. То же касается и водорода который произвродится в Украине – сейчас он выступает в роли технического газа, а не «зеленого» энергоносителя.

Второй момент – сколько будет стоить «зеленый» водород. По подсчетам эксперта в сфере энергетики Георгия Гавриленко, энергозатратная часть стоимости водорода, производимого из «зеленой» электроэнергии путем электролиза воды составляет 15,2 грн/м3 (без НДС). Тогда как самая низкая цена, по которой предлагают природный газ населению сейчас – 8,8 грн/м3.

«Это только энергозатратная часть стоимости водорода. Полная стоимость включает стоимость химического обессоливания воды, амортизационные отчисления, транспортировку, эксплуатационные расходы (стоимость реагентов, зарплата, запасные части, ремонт, техническое обслуживание и др.) И станет как минимум вдвое больше, то есть может достичь 30 грн/м3», – подсчитал Гавриленко.

Кроме того под использование газоводородной смеси нужно будет адаптировать газовые сети (так как водород легче проникает сквозь неплотные соединения).

«Придется инвестировать в инфраструктуру. Если мы рассматриваем водород как продукт будущего, то нужно проводить редизайн и модернизацию сетей (замену стыков, фланцев, регуляторов и т.д.) с учетом к водорода, который может поступать в сети», – сказал Игорь Гоцик.

Водород может быть интересным уже сейчас

В то же время заместитель директора по научной работе Института газа Национальной академии наук Украины Константин Пьяных напоминает, что стоимость «зеленой» электроэнергии постоянно снижается. Например, в Саудовской Аравии уже реализован проект по генерации электроэнергии на СЭС со стоимостью 1 кВт 1,3 цента. При таких условиях производство «зеленого» водорода становится экономически привлекательным уже сейчас.

«Если брать стоимость «зеленого» киловатта 1,3 цента, то для производства 1 кубометра водорода нужно 4,5 кВт электроэнергии, что стоит 6 центов. Чтобы заместить 1 куб природного газа, нужно 3 куба водорода. Пусть это будет стоить 20 центов, или 6 гривен. А сейчас бытовые потребители покупают газ по 8 грн/м3, а предприятия по 15 грн/м3. Это уже сейчас интересно», – сказал Kosatka.Media Пьяных.

Он добавил, что газовые сети Украины и так требуют замены. Если делать это правильно, то и потерь водорода в сетях не будет.

«Уже отработано, какими должны быть уплотнители, с чем надо работать. И если все сделать правильно, то и с природным газом проблем не будет, и с водородом. И даже при условии, если водород будет вытекать, то в процентах его будет вытекать больше, чем природного газа, но из-за того, что его калорийность меньше, чем природного газа, то получается, что в калориях мы будем терять меньше, чем теряли бы в природном газе. Также эту смесь газов можно будет хранить в наших подземных хранилищах», – сказал Пьяных.

Все другие подводные камни в использовании водорода, по его мнению, можно решить законодательным стимулированием и регулированием.

«Если стране что-то нужно, можно сделать такое законодательное поле, чтобы это было интересно. Сейчас не идет речь о том, что кто-то будет платить меньше или больше. Сейчас мы говорим – мы движемся туда, куда движется мир, или сидим и ничего не делаем. Даже Россия, имеющая природный газ, готова заходить на рынок водорода, если на него есть спрос. Почему мы должны быть в стороне от этого?», – подытожил Пьяных.