Четверта індустріальна революція: Як водневі технології змінять Україну

Повністю відмовитися від бензину і газу, гарантувати в кожен дім постачання чистої електроенергії та обігрів житла, забезпечувати колісний і рейковий транспорт екологічно чистим паливом – як вам така перспектива? Все це може зробити найпоширеніший елемент на Землі – водень.

Президент енергетичної асоціації «Українська Воднева Рада», Голова наглядової ради Tokmak Solar Energy, експерт у сфері альтернативної енергетики Олександр Рєпкін розповів Kosatka.Media – як саме працюють водневі технології, на якому вони етапі розвитку та які горизонти відкривають для української економіки і кожного українця. 

Олександре, давайте почнемо з початку. Що таке воднева енергетика?

Чомусь усі чіпляються за термін «воднева енергетика». А треба говорити про водневі технології.

Щоб пояснити, що це таке, треба повернутися назад і згадати свої уроки хімії у школі. Водень – це перший елемент таблиці Менделєєва. І це найпростіший хімічний елемент, молекула якого складається з двох атомів. І з цього найпростішого елементу складається вся суть речей, які нас оточують. І наш всесвіт. Коли науковці намагалися це виміряти, то більше 70% всього, що нас оточує – складається з водню. Але його хімічні властивості такі, що він не зустрічається у чистому вигляді. Як такого H2 у природі знайти неможливо. Він завжди у сполуках, найпоширеніша з них на нашій планеті – це вода.

А воднева бомба, про яку всі знають, – це просто відгомін «холодної війни». Термін вживали, щоб нічого не пояснювати. Хоча водень ніколи не використовувався як зброя. Там був ізотоп дейтерій. 

А фізичні властивості водню, в порівнянні з іншими паливно-енергетичними ресурсами, значно перевищують навіть природний газ по теплотворності.

Але найголовніше, чому зараз почали говорити про водень, – ми почали опікуватися зміною клімату на нашій планеті. Щоб знайти рішення для багатьох процесів, була запущена програма Hydrogen for Climate Action у Європі. У ній анонсовані 11 проектів саме водневих технологій, спрямовані на збереження клімату на нашій планеті і недопущення екологічної катастрофи. Ці проекти спрямовані на транспортування водню, його використання у централізованій системі опалення, будівництво великих суден, що працюють на водні та розвиток інфраструктури.

Водень відносять до відновлюваного джерела енергії. Його хімічні властивості такі, що коли він з’єднується і роз’єднується з іншими хімічними елементами, побічно виділяється велика кількість тепла і постійний струм. І ми отримуємо все те, що й при переробці вугілля, природного газу, мазуту, бензину тощо.

Найпоширеніший спосіб використання водню, на якому робиться найбільший наголос – це електролізер. Є анод і катод, вода в певній ємності. При подачі струму відбувається хімічна реакція, молекула води розділяється на дві молекули водню і одну – кисню. Ми отримуємо два гази. Кисень, як правило, не використовується, і він дещо небезпечніший, ніж водень, тому його зазвичай у цьому процесі просто віддають в атмосферне повітря. А водень збирається в окремій ємності, де зберігається. Потім він направляється у пристрій, що називається паливна комірка, в якому відбувається зворотна хімічна реакція. Чистий водень змішується з атмосферним повітрям, бере з нього кисень, і утворюється молекула води. І це і є побічний ефекти відпрацювання цієї технології. Тобто, відходи – це звичайна дистильована вода. Далі цей же обсяг води ми можемо запускати в цей же процес знову. І у нас утворюється коло використання води з допомогою відновлюваного джерела. 

Нам задавали питання – чи не вплине ця технологія на зменшення водного ресурсу. Ні, не вплине. Тому що в цьому колі водень проходить, не зменшуючись у обсязі використання.

Де використовуються водневі технології?

Найперше, це поєднання водневих технологій з вітровою енергетикою ( вона має вищий потенціал, ніж сонячна) – ми отримуємо  постійне джерело енергозабезпечення, яке є відновлюваним.

Людство навчилося отримувати енергію від вітру і сонця. Але – вони є непередбачуваними, непостійними джерелами. А в поєднанні з водневою технологією ми можемо накопичувати енергію, що не потрібна вночі. Або якщо вдень споживання значно нижче за виробництво електроенергії (в особливо сонячні дні, наприклад). А решту «складаємо в кишеньку».

Воднева технологія дозволяє зберігати водень сезонно. Звичайний акумулятор має свої властивості до розрядження, йому потрібні постійні умови, щоб він зберігав заряд. Для водню все значно простіше – він зберігається у будь-якому вигляді – зрідженому чи під тиском. І якщо його закачали в ємність – не потрібно більше нічого. Лише правильна ємність. Для цього можуть використовуватися навіть підземні сховища газу, де ми зараз зберігаємо природний газ. Коли нам кажуть – «Наші газосховища повні! Безпечно пройдемо зиму!» – то так само ми можемо діяти з воднем.

Більше того, секторальна інтеграція цих технологій передбачає перехід до водневої економіки. Не окремо  транспорту чи енергетики. А коли новим опалювальним ресурсом замість вуглеводнів – вугілля, природний газ, нафта – стає водень. Одна універсальна енергетична одиниця. І вона використовується як у енергетиці, так і в транспорті, так і в житлово-комунальному господарстві. Тому що процес виділення тепла і електроенергії абсолютно повністю імплементується в будь-яку будівлю для забезпечення теплом, гарячою водою і електричною енергією. Причому вся ця технологія направлена на те, що водень використовується саме як джерело електричної енергії. Тому що в класичному розумінні використання водню для спалювання – немає в далекоглядній концепції країн ЄС та США. На початкових етапах – так, є. Тому що ми заміщуємо технологію спалювання природного газу. До певного відсотку, щоб це не потребувало значного технічного переоснащення. Хоча в далекоглядній перспективі, в тому плані, який презентувала президент Єврокомісії Урсула фон дер Ляєн, до 2050 року хочуть зробити carbon free economy. Тобто, економіки, які не будуть забруднювати навколишнє середовище. І це можливо зробити лише з водневими технологіями.

Отже, три найголовніші сфери їх використання – опалення, електрична енергія і транспорт. Причому не лише колісний. Це і залізничний, і морський. І є проекти, де літаки вже обладнуються бортовими водневими технологіями. На них літаки ще не літають, але для забезпечення життєдіяльності судна такі технології використовуються.

Можливо, ви вже бачили: коли у літака дві турбіни, на яких він летить, а одна –  у хвості – генерує електричну енергію, щоб було кондиціювання в салоні, теплі напої тощо.

Водневі технології в Україні і світі. Чи дуже ми відстаємо?

В Україні сучасних водневих технологій ще немає. Але водень має дуже широке використання –  в металургії, найбільше – в хімічній промисловості, при виробництві азотних мінеральних добрив. Водень вже використовується в енергетиці, але в іншому вигляді – для охолодження турбін.

Тому загалом водневі технології – давно відомі. Але ніколи досі не наголошувалося на можливості їх використанні в побуті. Коли кожен може вдома зробити водневу паливну комірку і опалювати будинок.

Чи можливо зараз таку технологію вдома зробити? Чи є для цього умови, матеріали, обладнання? Скільки це буде коштувати?

Вартість буде залежати від виробника таких матеріалів, потужності обладнання та рівню споживання електричної енергії. Думаю, що таку технологію цілком можливо зробити. 

Якраз ведеться відповідна просвітницька робота, і нашою Асоціацією. Вчора ми були у заступника Мінекоенерго – говорили саме про це.

Над якими проектами ви працюєте?

Наше завдання – щоб Україна не відставала. Ми завжди щось наздоганяємо. У нас мільйон скептиків, які кажуть –  у вас нічого не вийде. А потім – бац – і ми побудували 7 гігавати ВДЕ.

У нас є інженерна думка, фахівці, досвід. Є всі умови, щоб ми розвивалися, йшли поруч, а не наздоганяли.

Але чомусь у нас всі гарні теми, розпочинання постійно обростають корупційними скандалами. Мабуть, не можуть побороти оту жадібність «все – моє».

Для того, щоб у нас щось з'явилося, потрібно створити умови, законодавство –  і первинне, і вторинне. Щоб не вигадувати колесо – треба звернутися до наших партнерів, країн Європейського Союзу. У них є окремий сайт HyLaw, де зібрані всі нормативно-правові акти, які на сьогодні функціонують у Європі. Є 5 директив, які прийняв Євросоюз, і які є обов’язковими до виконання всіма країнами ЄС.

Головне –  відбулася презентація New Green Deal – це курс країн Євросоюзу на майбутні 10-30 років. Це круто. Там написана повністю вся стратегія. Якщо ми намагаємося інтегруватися в Європу і стати європейською країною – наш шлях туди. Беремо, адаптуємо і узгоджуємо з партнерами.

Автоматично це дає нам можливість стати гравцем на цьому ринку. На сьогодні ті потреби в енергетиці, які є у країн Євросоюзу, і вони про це відкрито говорять, – вони самі не здатні забезпечити. Їм потрібні будуть майданчики, щоб виробляти саме «зелений» водень. І одним із таких майданчиків може стати Україна.

«Зелений» водень – у розумінні європейських законодавців – вироблений з відновлюваних джерел енергії. Це не технологія спалювання водню.

Чим Україна така приваблива як майданчик для виробітку «зеленого» водню?

 Нещодавно ми закінчили ґрунтовну роботу разом з Інститутом майбутнього і Інститутом відновлюваної енергетики. Ми створили Атлас потенціалу відновлюваної енергетики України. Він свідчить, що ми можемо у себе розмістити таку кількість відновлюваних джерел, яка дозволить повністю забезпечити себе як країну, не бути залежними від імпорту енергоносіїв сюди, і – закрити третину потреб всіх країн Євросоюзу. Там 27 країн. І мінімум 7 із них зможемо забезпечити повністю. Україна має другий потенціал серед європейських країн по відновлюваній енергетиці. Тому ми можемо використовувати акваторії наших Азовського і Чорного морів. Азовське – взагалі супер, там глибини до 30 метрів. Це дозволяє встановити таку кількість вітряків, якій може позаздрити навіть Норвегія.

А головне – ми вже сполучені з країнами Євросоюзу. У нас спільний кордон. І також –  наші електрична і газова системи поєднані в окремих точках. До цього додаються автомобільне і залізничне сполучення. Все. Будуємо інфраструктуру і приєднуємося до тих транспортних коридорів, які вже розроблені в Європі. І ми не на словах, а дійсно інтегруємося в ці процеси. І мусимо стати суб’єктом, а не об’єктом, як зараз.

Звучить прекрасно. Але –  на якому етапі ми зараз?

У 2019 році ми зробили дуже багато роботи. І ці маленькі перемоги дали нам змогу підняти цю тематику на найвищий рівень. Про це говорить і наш прем’єр-міністр, і скоро і наш президент в цьому розбереться, тому що він прогресивна людина.

Я бачу, як цією проблематикою почав опікуватися віце-прем’єр-міністр з питань європейської інтеграції Дмитро Кулеба.

Коли я організовував зустріч нашої урядової делегації з представниками Hydrogen Europe – Водневої асоціації європейської, яка об’єднує всіх виробників, то Кулеба був дуже вражений. Одна справа, коли тобі щось говорить людина з України, інша – коли це кажуть люди, які вже втілили більше 500 проектів, і це працює. А геть все перевертає догори дригом – коли ти сам сідаєш за кермо водневої автівки. Бо це ж не десь про неї десь там говорять, а тут – сідай, поїхали. І людина починає розуміти, що це вже не майбутнє, це сьогодення, і воно вже тут, поруч. І нам треба до нього обов’язково приєднатися.

Тому –  створена міжурядова робоча група. Зараз ми проводимо дослідження по концепції дорожньої карти, розробляється українська водна стратегія і національний план дій у відновлюваній енергетиці 2020-2030.

Про водневі технології почали говорити в розрізі зберігання електричної енергії, балансування енергетичної системи, можливості заміщення використання природного газу.

І я зараз готую мега-крутий проект з «Новою Поштою». Він полягає у придбанні компанією хоча б 10 невеличких автівок, які працюватимуть на водневій технології. Ми, зі свого боку, зробимо водневу заправну станцію і  обслуговуючий центр, який буде опікуватися цими автівками.

Тоді «Нова Пошта» зможе сказати – «Ми одна з найпрогресивніших служб доставки України» і «Ваша доставка – екологічно чиста», і клеїти «зелений листочок». Свідомість людини так побудована, що всі хочуть бути з переможцем і долучитись до чогось великого і класного. І це саме той випадок.

Але тут дуже важлива зміна свідомості.  Не ви доплачуєте комусь, щоб він став багатішим. А – ми робимо це для того, щоб забезпечити своє майбутнє.

Над цим ще доведеться попрацювати…

Так. Але молодь – уже прогресивна. А щодо всіх інших – ніхто ж не хоче хворіти так часто, як зараз.

За 5 років мого депутатства у Запорізькій області, ми проводили безліч соціологічних опитувань. Один з розділів – яка проблематика вас турбує найбільше. Всі скаржилися на низьку заробітну плату, зазвичай. Але в останньому опитуванні екологічні проблеми вийшли на 2 місце – 38%. Вони почали розуміти, що від екології вони потім скаржаться на погане самопочуття, якість медицини і все, з цим далі пов’язане. А по піраміді Маслоу екологічні проблеми стоять трохи вище, ніж що поїсти і де поспати. Але, на жаль, у бідних країнах про це замислюються менше людей. Та, менше з тим, такі люди вже є. І наша робота – не марна. Нас чують.

Поки що представники вуглеводневої економіки не розцінюють нас як потенційну загрозу. А коли почнуть – стануть робити на нас такі ж піар-атаки, як на Грету Тунберг.

Коли вони усвідомлять, що ви – конкуренти?

Думаю, ми їх підігріємо у 2020. 

Розкажіть про свою асоціацію. Хто ці люди? Скільки вас?

Зараз ми на першому, просвітницькому, рівні розвитку цієї тематики в Україні.

У нас є низка комерційних структур, які працюють виключно в енергетиці, в газопостачанні. Це ті, хто вже побачив потенціал. У нас є компанії, які працюють в приватному секторі, з сонячними проектами. Є девелопери, які будували великі сонячні станції – там є потужна інженерна думка. І вони можуть об’єднати в один проект все потрібне обладнання. У нас поки нема такого досвіду. Але ж – вивчаємо.

Головна наша рушійна сила – наука. Я увійшов до президії Академії наук України по водневих технологіях. За цей рік вдалося виділити бюджетне фінансування в розмірі 3 мільйонів 143 тисяч гривень для близько 20 проектів по водневих технологіях, якими зараз займаються українські інститути.

Які це проекти, хто і чим займається? 

Це саме науковці. Ми були навіть дещо здивовані, що в Україні вже є настільки світлі голови і такі напрацювання. Просто їм ніхто не ставив завдання. Ніхто не бачив комерціалізацію. Це була робота заради роботи.

Наприклад, це українські дослідницькі лабораторії, що працюють над водневими проектами. Інститут біоорганічної хімії і нафтохімії – «Одержання водню з вуглеводневої некондиційної сировини на композитнитних протонопровідних мембранних каталізаторах». Інститут ботаніки – «Світлозалежне продукування водню мікроводорослинами та фотосинтетичними бактеріями». Інститут відновлюваної енергетики – «Оптимізація параметрів експлуатації вітрових установок та електролізерів для отримання водню з метою його використання в автономних системах енергозабезпечення». Інститут вугільних технологій, Інститут газу – «Удосконалення та оптимізація плазмових технологій отримання водню. Фундаментальні засади процесів одержання та використання вуглеводнесорбційних наноматеріалів для водневої енергетики». І це можна продовжувати і продовжувати.

Зараз я опікуюся ще одним процесом. Президент Патон підписав указ по Національній академії наук про створення науково-технічного міжнародного центру з накопичення обміну відновлюваними водневими технологіями. І саме там хочемо зібрати усі напрацювання, які є у цій сфері – патенти тощо, щоб вивчити їх, і далі штовхати як рушійне джерело нашої економіки – створення робочих місць, інфраструктури тощо.

Щодо більш практичних проектів. З Інститутом відновлюваної енергетики ми робимо невеличкий проект: є відновлюване джерело, виробництво водню, паливна комірка, і знову виробництво електроенергії.

Ще один перспективний проект –  у мене була змістовна зустріч із представниками «Укрзалізниці» і міністром Владиславом Криклієм. Є розроблена технологія переобладнання наших дизельних локомотивів рухомого складу на  водневі технології. Так само сюди можуть зайти такі гіганти залізничного будування як Ballard і Alstom, створити на території України цей завод. У нас є щонайменше 1500 локомотивів рухомого складу, які рухаються, і біля 2500, які стоять і використовуються як «донори».

Зараз ми робимо науково-економічне обґрунтування цього процесу, разом з європейськими експертами. 

Розкажіть про інвестиції, про ціну питання. Чи ви рахували – скільки буде коштувати окремий проект? Нещодавно у Держенергоефективності озвучили, що в українські ВДЕ треба 20 мільярдів євро інвестицій. У вас є якась така цифра? 

Я не страждаю гігантоманією.

Щодо проекту з «Новою Поштою» – він крутий, хоч на обкладинку Forbes викладай – думаю, десь у $1,5 млн ми вкладемося.

Але – важко казати, бо у нас немає досвіду з жодного проекту. Все збираємо по крупицях. Тому щодо цін – для мене це теж найголовніше питання. 

В чому небезпека водневих технологій? Завжди ж є «але». Чим вуглеводневі конкуренти можуть вас дискредитувати? 

Небезпека тільки одна: воднева технологія – це четверта індустріальна революція. Я завжди наводжу приклад, що паровози були дуже стурбовані, коли з’явився двигун внутрішнього згоряння. А ще раніше так сталося з гужовим транспортом, коли представники парламенту у Лондоні казали, що коні ніколи не зникнуть з вулиць. А за два роки – не стало жодного.

Тому і двигуни внутрішнього згоряння будуть дуже стурбовані, коли в масовому виробництві з’явиться паливна комірка.

Не можна стримати те, що не можна стримати. Як не гальмуй цей процес – будуть знаходитися сміливці, які паяють щось у себе вдома.

Я впевнений, що цей процес уже запущений. 

Які найперші завдання по водневій енергетиці для держави Україна у 2020? 

Ми готуємо синхронізацію з європейським законодавством. І вже в Мінекоенерго є Ukraine Green Deal. І там будуть записані всі наші параметри, яким чином Україна буде боротися з глобальною зміною клімату.

Теги: сонячна енергетика, вітрова енергетика, законодавство, Євросоюз, мінекоенерго, ВДЕ

Читайте також

Як встановити газовий лічильник: Відповіді на головні питання
Перехід на облік газу в енергетичних одиницях: як це буде
Володимир Пишний: Проблеми в атомній енергетиці створені штучно