На порозі безвуглецевого майбутнього: чи є конкуренти в «зеленого» водню
І чим вони цікаві в кожній конкретній ситуації
Необхідність збереження навколишнього середовища та переходу до безвуглецевих енергосистем винесла на передній план питання екологічних видів палива. І їх вже існує досить багато. Поки що найпопулярнішим є «зелений» водень – він має низку специфічних особливостей, які роблять його продукування та використання вигідним за певних умов. Однак у нього є багато альтернатив, які, за розумного підходу, можуть стати не стільки конкурентами, скільки похідними еко-водню. Як визначитися щодо переваг конкретних видів екологічного палива; які особливості регіонів, технологій та їхньої вартості при цьому враховувати, спеціально для Mind пояснює директор з розвитку бізнесу Wärtsilä Energy Саара Куяла.
У світі зараз є велике розмаїття думок про роль і застосування водню. Вираз «зелений водень» стає модним, а поняття «воднева економіка» перетворюється на щось звичне, хоча поки ніде не втілене.
Однак варто почати з того, що існує ціла низка екологічно-нейтральних палив, які можна отримати із застосуванням надлишкової енергії відновлюваних джерел і які об’єднуються спільною назвою Power-to-X (дослівно «енергія, перетворена на певне паливо»). Крім добутого таким шляхом водню, це також синтетичні метан, метанол, гас і навіть синтетичний бензин та дизельне пальне та інші.
Усе це – вуглецево-нейтральні види палива майбутнього, які дадуть змогу перейти до 100% зеленої енергетики, на останніх роках енергетичного переходу замінивши викопне паливо. До того часу в енергосистемах буде збудовано великі потужності вітрової і сонячної генерації, які час від часу вироблятимуть багато надлишкової енергії. Замість того, щоб обмежувати та втрачати, її можна перетворити на чисте паливо й використовувати в енергосистемі, промисловості і транспортуванні.
Отже, поняття Power-to-X під своєю «парасолькою» об’єднує всі технології, що уможливлюють використання надлишкової електроенергії з ВДЕ, вловлювання СО2 з повітря або безпосередньо з викидів і створення на основі цього вуглецево-нейтральних і відновлюваних синтетичних палив.
Як бачать роль водню
Щоб оцінити роль того чи іншого палива Power-to-X, варто зважати на два основні аспекти – вартість, а радше економіку кожного з них, і швидкість декарбонізації.
Виробництво водню є дешевшим, порівняно з іншими видами палива. Але його впровадження потребуватиме нової інфраструктури, яка включає в себе трубопроводи і сховища. Необхідне також переобладнання електростанцій і двигунів автомобілів під роботу виключно на водні. Всі ці зміни вимагатимуть досить тривалого часу на розробку і застосування.
Інші види палива Power-to-X дорожчі у виробництві. Але вони мають безсумнівну перевагу в тому, що їх можна застосовувати в наявній інфраструктурі вже зараз, а отже запровадити значно швидше і так само швидше втілити мету з декарбонізації.
Під час нещодавньої конференції The Power-to-X opportunity: markets, technologies and costs ішлося, зокрема, про те, що Power-to-X зараз ледь чи не повністю зводиться до водню, але ж сам водень можна конвертувати (перетворити) на всі інші види такого палива, що спростить транспортування, зберігання і використання в тій інфраструктурі, яка вже є.
У цьому контексті досить дивно, що Міжнародна фінансова корпорація (IFC, підрозділ Світового банку), за словами її співробітниці Елізабет Мінчу (Elizabeth Minchew), досить вузько зосереджена на розвитку інфраструктури і можливостей використання саме водню в країнах, що розвиваються.
Чому в енергетиці майбутнього вода посідає особливе місце
Для виробництва водню потрібна вода як «сировина», а саме 8 кг води для отримання 1 кг водню (0,24 м3 води / 1 МВт-год водню). Є країни, які, приміром, мають чудові умови для сонячної енергетики, але через посушливий клімат стикаються з дефіцитом води. Це потрібно враховувати, приймаючи рішення щодо виробництва Power-to-X.
Причому управління водними ресурсами має бути дуже зваженим та екологічно прийнятним. Зрештою, через об’єктивні умови виглядає, що регіони, які мають надійний доступ до води в достатніх обсягах, мають важливу перевагу у виробництві Power-to-X.
Крім того, вода має неабияке значення для вирощування біопаливних культур, які потребують рясного і регулярного зрошування. І звісно, вона потрібна для охолодження традиційних електростанцій.
Потенціал Power-to-X vs ціна
Усе більше й більше країн торують власний шлях до вуглецевої нейтральності. Тож необхідно шукати альтернативи для викопних видів палива у транспортуванні, промисловості й енергетиці. Технологічні процеси Power-to-X здатні виробляти усі традиційні види палива у вуглецево-нейтральний спосіб, а отже, мають перспективи для застосування в усіх цих секторах.
Якби світ сьогодні був побудований на основні 100% відновлюваної електроенергії, оптимальний обсяг потужностей із перетворення Power-to-X мав би становити 900 ГВт для виробництва синтетичного метану в об’ємі, достатньому для сезонного балансування й забезпечення стійкості енергосистеми за допомогою газопоршневих станцій.
Детально структуру генеруючих потужностей по окремих країнах можна подивитися в проєкті «Атлас 100% відновлюваної енергії» (Atlas of 100% renewable energy), для якого ми змоделювали оптимальний спосіб виробництва відновлюваної енергії у 145 країнах і регіонах.
Моделювання здійснене в «ідеальних» умовах і демонструє, якою б мала бути 100% зелена енергосистема, якби не було тягаря існуючих традиційних і застарілих потужностей. Аналіз враховує конкретні й унікальні для кожного регіону сонячні та вітрові кліматичні умови.
Три чинники економіки «зеленого» палива
Цікаво, що, попри повсюдне обговорення зеленого палива, мало говориться про те, що зелений метан є більш вигідним, ніж водень. Зауважте, моделювання з-поміж різних доступних технологій відновлюваного газу визначає синтетичний метан як економічно більш доцільний.
Приміром, його вже зараз можна використовувати для більшості наявних газових потужностей, а завдяки більшій щільності він має і кращий паливний ККД (що є одним з основних показників для роботи енергетичних установок), а отже, для однакового результату достатньо меншого обсягу метану.
Є три основні чинники, від яких залежить економічна доцільність палива Power-to-X:
- доступність відновлюваної електроенергії за низькими цінами;
- швидке зниження витрат на обладнання для виробничих процесів Power-to-X (наразі потрібні великі державні субсидії);
- формування попиту на синтетичні палива регуляторними методами – перш за все, зобов’язання щодо використання відновлюваних палив та збільшення цін на викопне паливо шляхом оподаткування й вищі ціни на викиди СО2, щоб скоротити різницю у вартості викопного та синтетичного палива.
На що варто зважати
Зараз ідея енергетичної трансформації охопила весь світ. І відбувається масовий рух країн, галузей і компаній до безвуглецевого майбутнього. Звісно, це період жвавих дискусій щодо шляхів досягнення мети.
Думок багато, а висновок один. У бурхливому обговоренні мають бути розглянуті різні технології. Кожну варто оцінити з погляду собівартості виробництва, технологічних можливостей та обмежень, можливості адаптації ГТС і організації сховищ для палива тощо. Об’єктивна оцінка дасть змогу порівняти альтернативи й визначити пріоритети та часові горизонти.
Остаточних відповідей поки немає. Тож варто максимально зважено підходити до вибору технологій, які визначають майбутнє.
Автори матеріалів OpenMind, як правило, зовнішні експерти та дописувачі, що готують матеріал на замовлення редакції. Але їхня точка зору може не збігатися з точкою зору редакції Mind.
Водночас редакція несе відповідальність за достовірність та відповідність викладеної думки реальності, зокрема, здійснює факт-чекінг наведених тверджень та первинну перевірку автора.
Mind також ретельно вибирає теми та колонки, що можуть бути опубліковані в розділі OpenMind, та опрацьовує їх згідно зі стандартами редакції.
