Наявні потужності та потенціал експорту "зеленого" водню з України до ЄС
Відповідно до Європейського зеленого курсу упродовж 2025-2030 років воднева енергетика має стати головною складовою інтегрованої енергетичної системи ЄС, а потужність установок електролізу зросте
Україна є невід’ємною частиною майбутньої водневої енергетики ЄС. Так, у Водневій стратегії передбачена співпраця з Україною у розбудові відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) та виробництві "зеленого" водню, а також залучення України до промислового Європейського Альянсу за чистий водень (European Clean Hydrogen Alliance). Асоціація Hydrogen Europe в рамках ініціативи 2х40 ГВт передбачає будівництво в Україні 9,8 ГВт електролізерів для виробництва "зеленого" водню. Таким чином, Україна може стати невід’ємною частиною реалізації амбітних цілей Європейського зеленого курсу.
Реалізація цілей ЄС в контексті українських реалій
Оскільки ЄС розраховує на виробництво в Україні саме "зеленого" водню, тобто шляхом електролізу води та з використанням "зеленої" електроенергії, варто підрахувати потужності сонячних (СЕС) та вітрових електростанцій (ВЕС), які будуть необхідними для задоволення попиту на цей вид палива.
Асоціація Hydrogen Europe у звіті щодо ініціативи 2х40 ГВт зазначає, що до 2030 року в Україні може бути створено 1,8 ГВт потужностей для виробництва близько 1 млн тонн "зеленого" аміаку (для внутрішнього ринку) та 8 ГВт потужностей з виробництва "зеленого" водню (для експорту до ЄС). Якщо виходити з очікувань, що 32,5 ГВт потужностей поза ЄС дозволять отримати 3 млн тонн "зеленого" водню для експорту, то українська частка у 8 ГВт потужностей електролізу відповідатиме виробництву близько 738 тис. тонн "зеленого водню".
Втім, оскільки на практиці вітрова і сонячна енергії мають нижчий коефіцієнт використання встановленої потужності (КВВП), ніж ГЕС чи АЕС, для досягнення заданої цілі необхідним буде набагато більший обсяг генерації ВДЕ. Так, згідно із розрахунками експертів Siemens Gamesa, для вироблення 550 млн тонн "зеленого" водню на рік знадобиться близько 13000 ГВт потужностей СЕС (з припущенням КВВП 24% для сонячної установки та ефективності електролізера на рівні майже 79%) або 6200 ГВт потужностей ВЕС (з припущенням КВВП 50% для вітрової установки).
Таким чином, відповідно до даних припущень, для виробництва 738 тис. тонн "зеленого" водню в Україні необхідно близько 17,455 ГВт СЕС або 8,324 ГВт ВЕС.
Для порівняння, станом на листопад 2021 року встановлена потужність СЕС в Україні становила лише 6,226 ГВт, що майже у три рази менше необхідних потужностей. Для ВЕС показник складає 1,529 ГВт, що у понад п'ять разів менше необхідного. За оптимістичним сценарієм "Укренерго", у 2035 році потужність сонячних та вітрових установок все ж може досягнути таких показників (СЕС – 18,5 ГВт, ВЕС – 11,7 ГВт). А загалом потенціал українських сонячних та вітрових потужностей оцінюється на рівні щонайменше 537 ГВт ( ВЕС – 466 ГВт, СЕС – 71 ГВт). Відповідно, потенціал генерації водню також є значним і складає близько 45,401 млн тонн.
Водночас варто зазначити, що не всі потужності ВДЕ-генерації будуть спрямовані винятково на виробництво "зеленого" водню, оскільки таке виробництво буде найбільш економічно доцільним саме для великих установок ВДЕ.
Попит на "зелений" водень на внутрішньому ринку
Варто врахувати підвищення потенційного внутрішнього попиту на водень через вплив механізму коригування вуглецю на кордоні (СВАМ), зокрема з боку металургічної та хімічної промисловостей для виробництва "зелених" сталі, чавуну та аміачних добрив. Металургія має найбільш гостру потребу в декарбонізації свого виробництва. 94% сталі в Україні виробляється енергоємними та застарілими способами з використанням вугілля, яке можна замінити "зеленим" воднем, а близько 26% продукції української металургії постачається саме до ЄС.
Наприклад, для повної декарбонізації виробництва річного обсягу сталі в 20,6 млн тонн (на прикладі 2020 року) знадобиться 1 млрд тонн "зеленого" водню. Припустимо, що першочерговим буде запит на виробництво "зеленої" сталі для експорту в ЄС (26%), тобто 5,4 млн тонн. У такому разі необхідний обсяг "зеленого" водню складатиме 270 млн тонн, для виробництва якого потрібно 6400 ГВт СЕС або 3000 ГВт ВЕС.
Чи можливо побудувати такий обсяг нових потужностей за відносно короткий проміжок часу (до 2030 року) в українських реаліях, де сектор ВДЕ знаходиться у стані кризи, питання для роздумів. Поки що в Україні немає затвердженої стратегії розвитку водневої генерації. Проєкт Дорожньої карти з розвитку та виробництва водню в Україні визначає три фази впровадження регуляторних та економічних заходів з 2021 по 2029 роки. Однак, цей план не відображає досягнення цілей ініціативи 2х40 ГВт.
Земля та вода як важливі ресурси для виробництва "зеленого" водню
У питанні виробництва "зеленого" водню варто думати не лише про встановлення генеруючих потужностей СЕС та ВЕС, а й розглядати його з точки зору землекористування. Площі земельних ділянок сильно залежать від місця розташування, потенціалу ВДЕ та технологій, відтак потреба в них для ВЕС в середньому оцінюється на рівні близько 0,3 га/МВт, для СЕС – 1,6 га/МВт.
Залежно від технологій, в Україні необхідно буде задіяти від 2,5 тис. га до 28,2 тис. га земель для установок ВДЕ для виробництва "зеленого" водню. Для порівняння, в географічному масштабі ця площа може коливатись від площі міста Вишневе (Київська обл.) до площі міста Миколаїв відповідно.
Земель для розміщення потужних об’єктів ВДЕ може бути достатньо, особливо з урахуванням можливостей офшорних ВЕС, проте цей підхід не враховує окремих особливостей кожного регіону та його потенціалу ВДЕ.
Окрім земельної ділянки, важливим фактором роботи установок електролізу для виробництва "зеленого" водню є безперебійний доступ до значних водних ресурсів.
За підрахунками, загальне споживання води для отримання водню від СЕС та ВЕС може становити в середньому 22-32 літри на 1 кг водню.
Тож залежно від технологій, для виробництва "зеленого" водню в Україні необхідно витрачати 16,25-23,63 млрд літрів води на рік.
При цьому, Україна має один із найнижчих серед європейських країн показників забезпеченості власними водними ресурсами на рівні приблизно 1 тис. куб. м на одного мешканця. Забезпеченість водними ресурсами суттєво відрізняється в окремих регіонах країни, особливо дефіцитними є південні області.
Таким чином, водні ресурси в Україні суттєво обмежені. Незважаючи на те, що країна має доступ до морської води, даний ресурс потребуватиме опріснення. Це, в свою чергу, лише здорожчить водневі проєкти.
Наведені розрахунки є орієнтовними, однак вже зараз стає зрозумілим, що задоволення не лише потреб внутрішнього ринку в "зеленому" водні та похідних продуктах (аміак, добрива), а й вихід на експортні потужності потребуватимуть значних ресурсів. Мова йде не лише про використання земель, а, насамперед, про інвестиції у вітрові та сонячні потужності, які знадобляться для виробництва електроенергії, та особливо про доступ до водних ресурсів, які в умовах адаптації до змін клімату можуть стати ще більш дефіцитними.
Матеріал підготовлено експертами DiXi Group за підтримки Федерального міністерства закордонних справ Німеччини та LibMod
