Чи перейде Україна з газу на водень? Усі деталі експерименту, який може змінити європейську енергетику
Нова енергія
Станіслав Казда: для модернізації газорозподільної мережі під водень потрібно 200 млрд грн
В Україні завершився перший етап випробувань використання водню в газорозподільних мережах. Масштабний і вартісний експеримент проводить Регіональна газова компанія, він триватиме до 2025 року.
Як уже писав «Главком», статичні дослідження Н2 стартували 6 серпня 2020 року на експериментальній ділянці навчально-тренувального полігону АТ «Житомиргаз», трохи пізніше були задіяні полігони у Волинській, Дніпропетровській, Івано-Франківській та Харківській областях.
Мета дослідження з’ясувати, як водень поведе себе у вітчизняних газових трубах, середній вік яких становить близько 40 років. Його результати для України дуже важливі. Ми цілком можемо не тільки використовувати екологічно чисте паливо для власних потреб, а й експортувати його в Європу, яка поставила собі за мету прийти до 2050 року до безвуглецевої економіці. І тут треба собі чітко розуміти: чи готові до роботи в нових умовах наша газотранспортна система і газорозподільні мережі.
Про те, скільки коштів може знадобитися для модернізації українських газорозподільних мереж і чому експорт водню в Європу поки що малореальний, в розмові «Главкому» з главою департаменту стратегічного планування Регіональної газової компанії Станіславом Каздою.
«Одна з найболючіших точок – це роз'ємні з'єднання»
Минуло майже сім місяців, як почалося тестування водню в газорозподільних мережах. Які результати?
Всі випробування газорозподільних мереж на водень розраховані на п'ять років. Перший етап – три роки, і в його рамках заплановано 18 різних експериментів. І буквально ось зараз закінчується перший експеримент – статичні випробування різних концентрацій водню в газових трубах.
Технічні звіти за різними концентраціями водню вже є. Тільки по одній суміші водню з природним газом він займає 80 сторінок. Тепер готується фінальний науковий звіт, в якому ми узагальнимо всі дані експерименту, зведемо всю отриману статистику, зробимо висновки.
Скільки всього сумішей використовувалося в ході експерименту?
П'ять. Спочатку на наших навчально-тренувальних полігонах використовувався практично чистий водень – концентрація 99%. Вже перші підсумки показали, що газ такої концентрації для наших мереж на цей момент абсолютно неприйнятний – за тиждень падіння тиску водню на закритій ділянці було досить значним, до 40%. Потім були суміші водню з природним газом з концентраціями Н2 50%, 20, 10 і п'ять.
Які висновки зроблені за результатами статичних випробувань?
Ми починаємо розуміти, які зміни повинні бути внесені в архітектуру розподільних мереж, щоб вони могли працювати з якоюсь сумішшю. Зрозуміли, що чистий водень у нас, так би мовити, «не летить»: для цього потрібні великі принципові зміни, які вимагають значних грошових вкладень.
Поки розумний максимум, з яким ми реально можемо почати працювати – це 10-20% суміш водню з природним газом. Існуюча в Україні газорозподільна система може використовувати по максимуму саме таку суміш. Тобто, не потрібно буде проводити комплексну реконструкцію всієї мережі відразу (це можна буде робити поступово), значно змінювати її архітектуру.
Що значить «архітектура мережі»?
Це пристрої газової інфраструктури – труби, з'єднання, різні вимірювальні прилади. До речі, навіть для низьких концентрацій водню деякі зміни архітектури в українських мережах необхідні. За підсумками вже проведених статичних експериментів ми зрозуміли, що одна з найболючіших точок – це роз'ємні з'єднання, їх кількість і якість. В існуючих газорозподільних мережах їх дуже багато.
При високій концентрації водню виявилися проблематичними майже всі види з'єднань: різьбові, фітинги, накидні гайки і так далі. На них дуже часто в ході експерименту з'являлися витоки. Суть в тому, що існує принципова різниця в розмірі молекули водню і метану: це, умовно кажучи, як порівнювати вишню і яблуко. А вся діюча архітектура газорозподільних мереж створювалася під природний газ.
Мінімізація рознімних з'єднань, зміна їх структури, наприклад, перехід на зварний стик, гвинт з більш щільним різьбленням, використання сучасних полімерних ущільнювачів (замість клоччя та інших органічних матеріалів) – це головне завдання при переході газорозподільної мережі на водневі суміші.
Один з головних елементів нової архітектури газової мережі – безпека її експлуатації. Тому одна з необхідних змін – установка водневих детекторів (для уловлювання можливого витоку, на зразок протипожежних датчиків) – їх доведеться встановлювати скрізь, де проходить труба. Якщо, наприклад, кухня знаходиться в дальній частині квартири, детектори треба ставити, умовно кажучи, у всіх кімнатах.
Це ж скільки роботи додасться для працівників служби газу!
Зовсім навпаки. За рахунок зміни архітектури, відповідних нормативів, робота якраз має зменшитися. Менше зайвих стиків – менше точок контролю. Адже зараз в Україні перевіряють саме стики. Контроль герметичності сьогодні відбувається тoлькo за принципом періодичності, а не по необхідності. Це найдорожче обслуговування з точки зору витрат, і воно найбільш неефективне. При нових технологіях все буде навпаки. Наявність детекторів дозволить контролювати, що відбувається в системі, віддалено. Таким чином, витрати на експлуатацію зменшаться.
«Технічно ми розуміємо, як все зробити. Основна проблема – нормативна»
Якою буде наступний етап випробувань української газорозподільної системи?
Насправді інші експерименти вже проводяться, вони йдуть паралельно. На Житомирському полігоні, наприклад, з кінця минулого року ведуться динамічні «вогневі» випробування – дивимося, як різна концентрація водню впливає на працездатність приладів споживання. Ми там в котельні побудували щось на зразок кухні, зібрали «зоопарк» – це ми так жартома називаємо колекцію старих газових котлів, плит, бойлерів, інших приладів (до речі, досить значна кількість газових плит, особливо в селах – старі двохконфорки). Через декілька тижнів «вогневі» випробування почнуться і на Іванo-Франкoвськoму полігоні.
До речі, є задумка побудувати на одному з полігонів лабораторію на професійне тестування газових приладів, які можуть працювати на водні. І давати висновок, якщо немає сертифіката виробника.
Найближчим часом почнуться нові статичні експерименти, пов'язані з матеріалами, – вплив водню на довгострокові якості труби. Ці випробування правильніше навіть буде назвати «лабораторно-польові», так як випробування проводяться як на полігонах, так в лабораторіях науково-дослідних інститутів.
Спочатку на полігонах зразки різних матеріалів «наводнюються» за певних умов (концентрація водню, тиск, температура). Потім через якийсь час: пів року, рік, три, відрізається шмат труби, його везуть в наукову лабораторію, а там дивляться – що змінилося за поточний період. Ми вже уклали відповідні договори з деякими українськими інститутами.
Вже йде метрологічний експеримент – теж зібрали «зоопарк», 84 лічильника від близько 30 виробників. Спочатку лабораторна частина – вплив водневої суміші на герметичність приладів і точність показань, а потім польові динамічні випробування: як себе поведуть лічильники в реальних умовах, на різних концентраціях водню і прирoднoгo газу.
Ну і скоро почнуться динамічні випробування водневої суміші в трубах на полігонах. Поки що ми при експериментах використовуємо Н2 в балонах, але зараз розглядаємо питання придбання для себе двох установок для виробництва водню. Все повинно бути готове до початку наступного опалювального сезону.
Коли передбачається почати випробування на водень реальної газорозподільної мережі? В Англії водень вже використовується в одному із студентських кампусів, про початок подібного експерименту заявили ще кілька країн.
Подібний експеримент на реальній мережі у нас передбачається на другому етапі випробувань, у 2023-2025 роках. Попередньо розраховуємо провести тест на тупикових ділянках газoрозподільчих мереж. Планується 100-150 споживачів, які будуть використовувати замість природного газу 20% водневу суміш, не більше.
Тобто, судячи з кількості користувачів, можна взяти звичайну стару п'ятиповерхівку-«хрущовку»? Там якраз і труби, і газові прилади для випробувань цілком підходять.
Ні, не п'ятиповерхівка – там досить специфічні газова архітектура і обслуговування. Це точно буде приватний сектор. При цьому він повинен знаходитися поряд з чинним газорозподільним пунктом, і біля одного з наших діючих полігонів. Але де саме – поки що рано говорити. Взагалі таких об'єктів має бути як мінімум два – для чистоти експерименту і набору статистичних даних.
Але є ще одне велике «але». Технічно ми розуміємо, як все це зробити. Основна проблема – нормативна. Документи, отримання дозволів. РГК зараз почала ще працювати по біометану, і після першої аналітики ми зрозуміли, що треба вносити зміни в більш ніж двадцять принципових документів (закони, постанови, технічні норми, регламенти і так далі).
А у випадку з воднем – там змін до нормативці потрібно ще більше. Починаючи від закону «Про ринок природного газу» і закінчуючи кодексами, метрологічними стандартами і правилами експлуатації. І точно потрібен перехід від обліку кубометрів до енергетичних одиниць – джоулів або кіловат-годинах.
«До 20% газових труб – в украй зношеному стані»
На заході більшість водневих проектів в тій чи іншій мірі фінансує держава. Як у нас справи з цим питанням?
Про фінансову допомогу мови взагалі не йде. Навіть всі роботи і експерименти з державними науково-дослідними та іншими інститутами фінансує РГК. У Європі ситуація, звичайно, інша. Держава зазвичай газовикам каже: від вас – людські ресурси, знання, досвід, а з нас все інше – фінансування, нормативка. Скажіть, що потрібно, ми дамо, так як це необхідно, в першу чергу нам – щоб перейти до 2050 року до безвуглецевої економіці.
Але український уряд заявив, що має намір в майбутньому експортувати в Європу зелений водень. Для цього, як мінімум, держава повинна розуміти, в якому стані знаходяться газопроводи і виділяти кошти на їх модернізацію.
Магістральні газопроводи, звичайно, теж сильно зношені, але там проблем менше. Але наскільки реальний цей експорт? З точки зору економіки – ідея прекрасна, але наскільки вона здійсненна?
Ось у мене просте технічне питання – як водень з магістральної труби може не потрапити в газорозподільні мережі? Є тільки один варіант – одна гілка газoтранспoртнoй труби буде виділена виключно під експорт на Європу. Але якщо з того боку не буде достатньої відбору, водень повинен десь зберігатися. А де? Потрібно буде окреме газове сховище.
Так, Німеччина зацікавлена в нашому водні, вона про це заявляла неодноразово. Але для цього газ повинен до Німеччини ще дійти. А там по шляху Словаччина і Чехія. Що якщо вони не погодяться на транзит? Адже для цього вони теж повинні виділити окрему магістральну трубу під водень. А якщо так – вони втратять в кращому випадку третину своєї пропускної потужності. У гіршому – половину. Але вони не можуть працювати на одній трубі, тим більше що зараз там діє система реверсу.
Можна, звичайно, зріджений водень доставляти в Німеччину морським шляхом, але питання – чи пропустить танкери через свої протоки Туреччина? Справа нова, небезпечна, багато ризиків.
Одним словом, економічний концепт експорту водню я розумію – він правильний, на цьому можна досить добре заробити. Але думаю, що поки простіше використовувати водень саме в України, ніж експортувати.
Які інвестиції необхідні для модернізації української газорозподільної мережі?
Українська газорозподільна мережа – одна з найбільших в Європі, близько 400 тис км труб. З них до 20% – у вкрай зношеному стані. Якщо говорити стосовно Регіональної газової компанії, для модернізації нашої мережі необхідно 150 млрд грн, і ще третина цієї суми – для решти трубопроводів, які не мають відношення до РГК. Одним словом, за все необхідні інвестиції – близько 200 млрд грн. Це довгострокові вкладення, приблизно на 20-30 років.
Наскільки реальні ці інвестиції?
Спочатку треба зрозуміти, де взяти ці кошти. Інвестиції треба повертати. А з чого? Один варіант – закласти певну суму в тарифи на газ. Другий – виділити необхідні кошти з бюджету. Але бюджет – це гроші, зібрані з громадян, це податки. Значить, їх треба підвищити. Немає третього джерела. Потрібні нові тарифні моделі, зрозумілі і привабливі для інвесторів.
Зараз великий інтерес до водню виявляють такі нафтові гіганти, як Саудівська Аравія і Об'єднані Арабські Емірати. Вони вже фінансують різні водневі проєкти. Може, варто звернутися до них за фінансовою допомогою?
Все одно це буде поворотна допомога. РГК намагається знайти приватних інвесторів, якраз буквально днями було обговорення співпраці з Саудівською Аравією. Мене відразу попередили: або працюємо кожен за свій рахунок, і обмінюємося досвідом, або можемо дати гроші, але під 20% – у вас в Україні ризики дуже великі.
А ось полякам, словакам, вони пропонують інвестиції під 1,5-2% річних. На жаль, така реальність – український газорозподільний сектор інвестори оцінюють як високоризиковий. Це пов'язано з непрогнозованою і незрозумілою іноземцям системою тарифоутворення, регулярними змінами правил. Крім того, не додає інвестиційної привабливості країні і ситуація навколо Криму і Донбасу.
Андрій Кузьмін, «Главком»
Коментарі — 0