uk
uk
12
Січ

Зародження водневої економіки в Україні

By
0

Президент Наукового парку «Київська політехніка» Богдан Андрійцев у авторській колонці для «Бізнес.Цензор» розповів про перспективи розвитку водневої енергетики у світі та її можливості для України.

Розвиток водневої економіки може допомогти нам перестрибнути з минулого одразу в майбутнє, попутно вирішивши добрий десяток давніх хронічних проблем. Цей шанс дається раз на століття. Ми повинні його використати. 

Ми живемо в дивовижні часи. Безпрецедентна стрімкість технологічних змін у світі ламає уклад життя, звичний для цілих поколінь. Нові бізнес-ідеї, компанії, галузі економіки виникають і визрівають за лічені роки.

Людство настільки впевнено трансформує реальність, що сміливо кидає виклик проблемам планетарного масштабу. Це створює неймовірні можливості для всіх, починаючи від особи, закінчуючи країнами та світом у цілому.

Одна з найбільших проблем сучасності – глобальне потепління. Донедавна успіхи в її подоланні були недостатніми. Кіотському протоколу бракувало глобального лідерства: США так і не ратифікували його.

Паризька кліматична угода, з якої в листопаді 2019 року президент Трамп вивів Сполучені Штати, могла піти тим же шляхом. Утім, чи то розгул стихійних лих у світі (широкомасштабні пожежі, посухи, повені, торнадо тощо), чи то пандемія Covid-19, масштаб якої багато хто пов’язує із кліматичними змінами, змусила світову громадськість поставитися вкрай серйозно до глобального потепління.

Тож пункти Паризької кліматичної угоди стали ключовим дороговказом у розвитку світу на найближчі 30 років. На сьогодні це доконаний факт. Він змінює все: політику, економіку, соціум, життя людини. Україна має це усвідомити та скористатися цими змінами.

Політичний вимір

Найбільша метаморфоза відбулася в США. Країна, яка між економікою та довкіллям завжди обирала першу, проголосувала за Джо Байдена, одним із дев’яти пунктів програми якого було досягнення чистих нульових викидів вуглецю в енергетиці до 2035 року та в економіці в цілому до 2050 року.

Байден має намір будувати інфраструктуру, стійку до змін клімату, забезпечити міста з населенням понад 100 тис. осіб громадським транспортом із чистими нульовими викидами, а головне – стимулювати здешевлення технологій, пов’язаних із чистою енергією, зокрема з відновлюваним воднем.

Це несподіваний результат виборів. Для його досягнення повинні були зрости як рівень екологічної відповідальності американських еліт, так і екологічна свідомість суспільства, яке проголосувало за такі ідеї.

Тому історія з кліматично нейтральним реформуванням американської економіки триватиме. Департамент енергетики США запустив серію ініціатив “Energy Earthshots” (“Глобальні енергетичні кроки”).

Їх мета – пришвидшити появу проривних рішень в отриманні рясної, доступної та надійної чистої енергії.

Першим у липні 2021 року став саме “Водневий крок”, який має зменшити собівартість чистого водню на 80% до $1 за 1 кг у межах 1 декади (“1 1 1”).

Масштаб ініціативи випливає з переліку учасників проведеного в її рамках саміту: очільники Департаменту енергетики Сполучених Штатів, кілька сенаторів, Білл Гейтс та Джон Керрі (нині – Спеціальний представник президента США з питань клімату). Із таким підходом високого рівня тепер американські проблеми чистої енергії вирішуватимуться досить швидко.

А от Євросоюз завжди був прогресивнішим, ніж США в питаннях довкілля. Тому політичні досягнення ЄС у розвитку кліматично нейтральної економіки значно вищі: у Європі вже сформовано цілу мережу ініціатив, документів, інституцій, спрямованих на виконання Паризької кліматичної угоди.

Ось кілька прикладів. 11 грудня 2019 року Єврокомісія опублікувала European Green Deal (Європейський зелений курс) – набір політичних ініціатив, мета якого – досягти чистих нульових викидів у ЄС до 2050 року. 8 липня 2020 року ЄК опублікувала дві стратегії на досягнення цієї мети: “An EU Strategy for Energy System Integration” (“Стратегія ЄС з інтеграції енергетичної системи”) та “A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe” (“Воднева стратегія для кліматично нейтральної Європи”).

Для реалізації “Водневої стратегії” створено European Clean Hydrogen Alliance (Європейський альянс з чистого водню), у який вже входить понад півтори тисячі компаній, фінансових, дослідницьких та громадських організацій. Кількість, якісний склад учасників та діяльність альянсу свідчать, що в ЄС ставляться максимально серйозно до проблеми переведення економіки на чистий водень.

Курс Євросоюзу на декарбонізацію також отримає потужну політичну підтримку від керівництва Німеччини, країни з найбільшою економікою в ЄС. До кабінету новопризначеного канцлера Олафа Шольца увійшла партія “Союз 90/Зелені”, яка отримала ключові в даному контексті посади віце-канцлера-міністра економіки та кліматичних дій, а також міністра довкілля, охорони природи, ядерної безпеки та захисту споживачів.

Ключовий пункт програми нового уряду – боротьба зі зміною клімату, у рамках якої до 2030 року німці планують відмовитися від вугільних електростанцій, довести частку відновлюваних джерел в енергобалансі країни до 80% та зробити 50% опалення кліматично нейтральним.

КНР декларує намір досягти чистих нульових викидів економіки до 2060 року. Це вкрай амбітна мета, бо Китай, як і багато країн, що розвиваються, ще не досяг пікового рівня викидів (цього очікують до 2030 року).

Утім, політична система КНР часто найефективніша в досягненні поставлених цілей. До 2060 року Китай планує виробляти 80% енергії з відновлюваних джерел, країна інвестує в розвиток ядерної енергетики, витрачає на розробку нових технологій стосовно акумуляторних батарей та водню, стимулює розвиток електротранспорту тощо.

Економіка та факти

Отже, три найпотужніші економічні регіони світу своїми деклараціями та системними діями демонструють серйозні наміри трансформувати енергетичний баланс на кліматично нейтральний.

Це створює поки нереалізований, але практично гарантований ринок світового масштабу, який за 5-10 років вимірюватиметься трильйонами доларів. І, судячи з відповідних стратегій, воднева галузь займатиме в ньому ключове місце.

Тож компанії та країни масово починають шукати місце на цьому ринку, вибудовуючи стратегії дій, ухвалюючи регуляторні зміни, проводячи дослідження та інвестуючи у створення необхідних продуктів і послуг.

За даними Hydrogen council, понад 75 країн заявили про намір досягти вуглецевої нейтральності, їхня частка у глобальному ВВП становить понад 80%.

Понад 30 країн уже мають стратегії та дорожні мапи розвитку водневої економіки. На лютий 2021 року у світі було оголошено про 228 інвестиційних проєктів по всьому ланцюжку доданої вартості водневої економіки загальною вартістю $350 млрд до 2030 року (із них на етапі планування та реалізації – на $83 млрд).

На листопад 2021 року кількість оголошених проєктів становила вже 520 одиниць на загальну суму понад $500 млрд до 2030 року, причому більшість із них буде реалізовано в Європі.

У рамках заявлених інвестицій буде збудовано електролізери для виробництва водню на принаймні 90 ГВт. Темпи розвитку водневої економіки та суми інвестицій вказують на те, що кожна країна, яка дбає про своє майбутнє, повинна якнайшвидше увімкнутися в цей забіг.

Потенціал водневої галузі зумовлений її безальтернативністю на шляху до кліматичної нейтральності. За оцінками The Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, із 3,54 млрд тон вуглецевих викидів економіки ЄС у 2015 році у 2050 році повинно залишитися лише 0,77 млрд тон, щоб обмежити глобальне потепління на рівні 2° С (базовий сценарій Паризької угоди), або 0,25 млрд тон – на рівні 1,5° С (амбітний сценарій).

Із цієї різниці 1,7 млрд тон вдасться скоротити завдяки вдосконаленню наявних технологій і 0,56 млрд тон – завдяки водню. Щоб вийти на базовий сценарій, треба ще позбутися викидів в обсязі 0,51 млрд тон…

На сьогодні глобальний ринок водню становить 90 млн тон або $150 млрд. Здебільшого це “сірий” водень, вироблений із викопного палива з рясним утворенням СО2 як побічного продукту. За оцінками Goldman Sachs, до 2050 році ринок виросте понад уп’ятеро й перевищить 500 млн тон.

Левову його частку займуть чисті “зелений” (виготовлений шляхом електролізу води з використанням відновлюваних джерел енергії), “блакитний” (виготовлений із природного газу з використанням технологій вловлювання та зберігання СО2) та “рожевий” (виготовлений шляхом електролізу з використанням ядерної енергії) види водню.

Однак цей ринок ще належить створити зі сторони як пропозиції (виробництва, транспортування, зберігання), так і попиту (споживання).

Основна проблема з боку пропозиції – висока собівартість блакитного та зеленого водню. Перша залежить головно від ціни природного газу та становить 1-3 $/кг, друга залежить від вартості енергії й у середньому становить 4-6 $/кг.

Базова орієнтовна вартість сірого водню – 1 $/кг. Зелений водень повинен дешевшати завдяки, по-перше, стрімкому падінню собівартості відновлюваної енергії (це тенденція сформована давно) та, по-друге, ефекту масштабу при встановленні гігаватних електролізерів (на сьогодні світові потужності електролізерів – 3 ГВт, хоча їхня собівартість знизилася на 60% за 10 років).

Тож зелений водень очікувано вирівняється із сірим за собівартістю між 2025 і 2034 роками. Найбільш консервативні дослідження вважають, що для цього потрібно оподатковувати викиди вуглецю на рівні до 50$/тонну CO2 і більше.

Блакитному водню відводиться балансувальна роль до моменту, коли зелений водень стане достатньо дешевим. Звідси виникає простір для науково-дослідних робіт, що здешевлять чистий водень, та для державного регулювання, яке би стимулювало розвиток водневої економіки.

Основна проблема з боку попиту – на сьогодні застосування водню доволі обмежене. У контексті декарбонізації певні галузі просто не зможуть обійтися без водню, інші будуть змушені поєднувати його використання зі звичайною електроенергією, а деякі буде доволі важко перевести на водневу основу.

Найближчу перспективу переведення на водень мають переробна промисловість (нафтопереробка, металургія, виробництво мінеральних добрив та метанолу), транспорт (вантажний, залізничний, водний, спеціальний та громадський транспорт, зокрема таксі) та енергетика (зі збільшенням частки відновлюваної енергетики в енергобалансі окремих країн до 80% частина водню балансуватиме генерацію).

Інші галузі можуть переходити на водень довше й важче. Тут також є величезний простір для пошуку оптимальних рішень.

Воднева стратегія ЄС

Наша воднева економіка найбільше просунута в ЄС: вона має потужну громадську та політичну підтримку на рівнях держав та Брюсселя; запущено механізми пошуку необхідних науково-дослідних, регуляторних, фінансових та інвестиційних рішень; на Європу припадає понад половина оголошених інвестиційних проєктів у галузі.

Це робить Євросоюз найбільшим ринком водню до 2030 року, до того ж сусіднім до України. Ось чому Воднева стратегія ЄС створює величезні можливості для нашого розвитку.

Відповідно до стратегії, до 2050 року очікується зростання частки водню в енергобалансі ЄС з нинішніх 2% до 13-14% (оптимістичніша оцінка – 24%).

Сукупні інвестиції в зелений водень можуть становити 180-470 млрд євро, а у блакитний водень – 3-18 млрд євро до 2050 року. Це створить близько мільйона робочих місць. На виході ЄС матиме ринок із річним оборотом 630 млрд євро.

На першому етапі, до 2024 року ЄС встановить електролізери потужністю принаймні 6 ГВт та вироблятиме 1 млн тон зеленого водню на рік. Водночас стимулюватиметься розширення виробництва електролізерів, які спочатку децентралізовано встановлюватимуть біля основних споживачів (НПЗ, меткомбінатів, хімзаводів тощо) для заміщення споживання сірого водню.

На другому етапі, протягом 2025-2030 років встановлена потужність електролізерів у Євросоюзі має зрости принаймні до 40 ГВт, а виробництво зеленого водню – до 10 млн тон на рік. Такої ж потужності очікують у ЄС від країн Східного Партнерства та Південного Партнерства, без торгівлі та кооперації з якими у Європі не уявляють досягнення цілей стратегії.

Особливий наголос зроблено на Україні, яку у стратегії згадали тричі, як жодну іншу країну. На цьому етапі зелений водень почне виконувати функцію балансування (денного, сезонного, регіонального) енергосистеми, з’явиться акцент на розвитку водневих газопроводів.

Усе це відбуватиметься разом із запровадженням необхідних регуляцій і залученням фінансування для стимулювання споживання водню різних сферах, детально прописаних у стратегії. Для Євросоюзу розвиток зеленого водню буде пріоритетним, хоча на перших порах виробництво блакитного водню також вітатиметься із тою лише умовою, щоб відповідні потужності не виявилися непотрібними, коли зелений водень стане доволі дешевим (до 2030 року).

Можливості для України

Поступ водневої економіки у світі та Євросоюзі створює для України неозорі можливості. Їх можна згрупувати за такими напрямками:

1. Геополітика. У водневій стратегії ЄС ідеться про те, що “Євросоюз стратегічно зацікавлений ввести водень до порядку денного своєї зовнішньої політики, продовжуючи інвестувати в міжнародну співпрацю з кліматичних питань, торгівлі та досліджень, але також розширюючи її в нових напрямках”.

Значних обсягів постачання зеленого водню до ЄС планується досягти шляхом енергетичної співпраці та дипломатії. Паралельно Євросоюз активно просуватиме можливості для співпраці у сфері чистого водню з сусідніми країнами та регіонами, щоб допомогти їм у переході на чисту енергію та стимулювати стійке зростання. Це не просто чергова можливість поглиблення євроінтеграції України.

Оскільки ЄС бачить нашу країну як пріоритетного партнера, про що прямо говорить у водневій стратегії, то можна очікувати, що яким би амбітним не був український план розвитку водневої економіки, він завжди знайде необхідну підтримку з боку Євросоюзу.

Головне, щоб він у нас був. Якщо Україні вдасться в середньостроковій перспективі створити потужності з виробництва зеленого водню, які будуть суттєвими в масштабах європейського ринку, то наша енергосистема неодмінно стане критичною частиною європейської.

Це дозволить нам розраховувати на підтримку ЄС, навіть якщо виникне загроза конфлікту між Україною та Росією через поступову відмову європейської економіки від викопного палива, зокрема російського природного газу, на користь зеленого водню, передовсім українського походження.

2. Енергетика. На сьогодні в українській енергетиці накопичилася ціла низка суттєвих проблем, які регулярно підривають нашу економічну безпеку. Україна імпортує електроенергію, хоч має надлишкові потужності з її виробництва, гостро залежна від постачання вугілля та природного газу й управління їх запасами, має фінансові проблеми з субсидуванням виробників відновлюваної електроенергії тощо.

Розвиток водневої економіки – це чудовий спосіб не лише вирішити всі ці проблеми, а й вийти на європейський ринок із критичним для нього продуктом, який завдяки своїм ресурсам Україна здатна виробляти у великих обсягах, при цьому залучаючи значну технічну та фінансову підтримку від ЄС. Це унікальна можливість.

Почати реалізувати її можна доволі швидко, поєднавши сонячну, вітрову, атомну електроенергію зі споживанням виробленого водню заводами переробної промисловості та споживачами природного газу (до нього майже без застережень можна домішувати до 20% водню).

3. Газотранспортна система. На сьогодні ГТС України вже працює не більше, ніж на п’яту частину своєї потужності. Навіть якщо “Північний потік-2” не запрацює, стратегічно відмова ЄС від викопного палива в перспективі 30 років у певний момент поставить питання про альтернативні шляхи використання українських трубопроводів.

Воднева стратегія ЄС прямо передбачає реконструкцію частини європейської ГТС з метою перевести її на транспортування водню. Щоправда, це питання стане актуальним не раніше 2025 року, але Україна повинна вже зараз працювати над тим, щоб наші газотранспортні потужності не залишилися за бортом відповідних планів та інвестиційних програм.

4. Переробна промисловість. Україна має чимало виробничих активів у галузях, які повинні стати першими в черзі на декарбонізацію із застосуванням водню. Серед них металургія, хімічна галузь, меншою мірою нафтопереробка тощо.

Існує ризик того, що в певний момент кліматична нейтральність виробництва певної продукції буде необхідною умовою її допуску на розвинуті ринки, передовсім ЄС та США.

Якщо наша країна заздалегідь почне готуватися, щоб виконати цю умову, то це створить передумови для поглиблення євроінтеграції України. Інакше ми втратимо можливості та збільшимо підсумкову вартість трансформації своєї промисловості, яку все одно необхідно буде виконати.

5. Транспорт. З одного боку, нині Україна має надзвичайно високий ступінь зносу транспортних засобів в усіх напрямках (морський, річковий, залізничний, муніципальний). З іншого боку, у Водневій стратегії ЄС транспорт названий одною з трьох галузей, у яких перехід на водень повинен забезпечити найбільший ефект для декарбонізації.

Крім цього, ось уже кілька років ми маємо позитивний досвід отримання фінансування від ЄІБ та ЄБРР на оновлення муніципального та залізничного транспорту.

Ці всі чинники можна поєднати з переходом на водень. З огляду на плани ЄС доволі швидко перевести дизельну локомотивну тягу на водень і успішні тести у кількох країнах (Австрія, Нідерланди тощо), Україна може легко приєднатися до цієї тенденції.

Водночас успішне тестування компанією Maersk контейнеровозів, що працюють на зеленому метанолі, задає напрямок розвитку водного транспорту. Для України це може бути цікаво також і з огляду на потужну суднобудівну галузь, потенціал якої поки не може знайти собі належного місця на світовому ринку.

6. Дослідження та інновації. Воднева стратегія ЄС передбачає, що з огляду на нинішній стан водневої економіки Євросоюз готовий всебічно підтримувати дослідження та інновації, необхідні для зменшення собівартості відновлюваної енергії та електролізерів, оптимізації інфраструктури із транспортування, зберігання та розподілу водню, напрямків кінцевого застосування водню тощо.

Це величезна можливість для науково-дослідних організацій України, які мають значний інженерний потенціал. Тут можна навести приклад НТУУ “КПІ ім. Ігоря Сікорського”. Він має низку своїх технологічних напрацювань, наприклад еко-генератор, який перетворює сміття на блакитний водень із низькою собівартістю.

Університет уже приєднався до Європейського альянсу з чистого водню та має намір виконувати фундаментальні, прикладні, інженерно-промислові проєкти для досягнення цілей Водневої стратегії ЄС, використовуючи ресурси та інтелектуальний потенціал університету, Наукового парку “Київська політехніка”, холдингу Sikorsky Challenge та бізнес-інкубатора.

Це один із перших прикладів реалізації можливостей, які створює для України Воднева стратегія ЄС. Щоб сповна реалізувати ці можливості, такі приклади повинні множитися за експонентою.

Висновки

Отже, в підсумку на сьогодні воднева економіка перебуває у фазі вибухового розвитку. Це потужна глобальна тенденція, яка має дуже міцний політичний фундамент, а в короткостроковій перспективі отримає й економічний.

Немає країн, які б ставили під сумнів її масштаб, натомість кілька десятків держав уже провели підготовчу роботу, щоб максимально скористатися з цієї тенденції, розробивши національні стратегії, запровадивши певні механізми регулювання, стимулювання та фінансування водневої економіки.

Україна поки що доволі інертна в цьому напрямку. Утім, розвиток водневої економіки може змінити все. Він здатен допомогти нам перестрибнути з минулого одразу в майбутнє, попутно вирішивши добрий десяток задавнених хронічних проблем, нездоланних у нинішньому екзистенційному просторі нашої країни. Це шанс, який дається раз на століття, а, можливо, й рідше.

Ми повинні його використати. 

Читайте також: