Откуда дуют водородные ветры
Новый «центр силы» водородной энергетики в Северном море
В рамках обзора стран и регионов, где располагаются наиболее значимые российские конкуренты в области водородной энергетики, в которой наша страна надеется занять амбициозные 20% рынка водорода, мы отправляемся на ветренные берега Северного моря, чтобы увидеть, на что делают свои ставки наши европейские визави.
Регион Северного моря делает серьезную заявку на превращение в глобальный центр производства «зеленого» водорода, который будет получаться из электричества от оффшорной и прибрежной ветрогенерации. Согласно новому исследованию, проведенному Bloomberg New Energy Finance, в этом регионе Великобритания, Германия, Нидерланды и Дания уже анонсировали проекты по электролизу на 16 ГВт [1]. BNEF ожидает существенного снижения себестоимости генерации электролизного водорода на базе ветровых мощностей (LCOH): с $6,5–7,0 за кг в 2025 году до $0,7–1,2 за кг в 2050 году. В рамках этого модельного исследования было учтено множество вариантов удаленности потребителей водорода от ветропарков (10–300 км), КИУМ ветрогенерации (35–60%), мощности групп электролизеров и ветрогенераторов (100–3000 МВт). Показатель LCOH зависит от этих параметров, но демонстрирует очевидную тенденцию к снижению в силу удешевления как электролизеров, так и электроэнергии от оффшорных ветряков.
BNEF рассматривает две основных схемы построения ветро-водородных производственных комплексов. В рамках первой — более традиционной — схемы электролизеры располагаются на суше, а электроэнергия передается на большое расстояние по подводной кабельной линии, в рамках второй — более инновационной — схемы электролизеры располагаются, наоборот, на морской платформе на незначительном расстоянии от ветрогенераторов, и на сушу по подводному трубопроводу транспортируется водород. Вторая схема, несмотря на ее немалую инженерную сложность, вызывает все больший интерес: в том же исследовании BNEF предполагает, что к 2050 году водород, производимый в море, будет дешевле производимого на суше.
В рамках исследования Dolphyn, выполняемого компанией ERM при поддержке британского Департамента стратегий бизнеса, энергетики и промышленности, варианты архитектуры водородного производства на базе ветрогенерации рассмотрены более детально [2]. Два децентрализованных варианта предполагают размещение электролизеров прямо на платформах ветрогенераторов и отличаются типом конструкции — погружной или поплавковой, — в рамках третьего варианта электролиз осуществляется централизованно на отдельной морской платформе и в рамках четвертого — централизованно на суше. Результаты модельной оценки себестоимости производства водорода показывают, что наиболее дешевым будет водород, полученный сразу на полупогружной платформе ветрогенератора.
Производство водорода на морских платформах уже вышло за границы исследований и прорабатывается в рамках пилотных и инвестиционных проектов. Консорциум в составе ветроэнергетического гиганта Ørsted и компаний ITM Power, Siemens Gamesa и Element Energy получил €5 млн на пилотный проект Oyster, в рамках которого первые образцы морского производства водорода должны быть созданы к 2024 году [3].
Намного более масштабный проект AquaVentus, реализуемый консорциумом в составе Shell, Siemens Energy, Siemens Gamesa, Vestas, Vattenfall и RWE, предполагает создание к 2035 году гигантского оффшорного электролизного производства водорода в районах острова Гельголанд и Доггер-банки с общей мощностью электролизеров 10 ГВт и поставками водорода по трубопроводу в Германию, а также — в перспективе — Великобританию, Нидерланды, Норвегию и Данию [4]. В рамках проекта в начале 2021 года силами Siemens Gamesa и сети АЗС Everfuel был запущен экспериментальный водородный завод на базе щелочных электролизеров, питающихся от ветрогенерации мощностью 3 МВт, и поставляющих водород для заправки такси [5].
Следующая стадия проекта, называемая AquaPrimus, — ввод в строй прототипа электролизного производства водорода мощностью 14 МВт в порте Мукран на балтийском острове Рюген и организация пилотных поставок водорода в 2023 году. В 2025 году аналогичное предприятие должно появиться на острове Гельголанд. На этом же острове создается испытательный полигон AquaCampus в целях тестирования новых материалов и технологий для морского производства водорода.
В рамках проектного направления AquaPortus на Гельголанде будет создан образец того, что мы называем «водородным укладом» — целостная система производства, логистики и использования водорода для декарбонизации хозяйства и экономики острова. В частности, к 2024 году должна быть создана инфраструктура обращения с жидкими органическими носителями водорода (LOHC), в которых предполагается хранить и распределять по острову водород, полученный на предприятии AquaPrimus, и перевести с мазута на водород и отработанный LOHC островное теплоснабжение, запустить водородный паром и сервисные суда, обслуживающие ветрогенераторы. К 2026 году на водородные топливные элементы будут заменены существующая резервная дизельная генерация, причем топливные элементы будут участвовать в оказании системных услуг в энергосистеме острова, и будет созданы мощности для промежуточного хранения водорода в море. Наконец, к 2029 году предполагается превратить Гельголанд в крупный узел немецкой водородной логистики, принимающий от оффшорного водородного ветропарка AquaSector мощностью 290 МВт до 25 тысяч тонн «зеленого» водорода в год по трубопроводу AquaDuctus и распределяющего его потребителям. В частности, планируется создать терминал для бункеровки судов водородом или LOHC. Создание подводной водородной трубопроводной системы AquaDuctus — одна из самых масштабных инициатив в этом проекте. К 2030 году эта система должна доставлять в Германию через Гельголанд уже 100 тысяч тонн водорода в год, а к 2035 году весь проект должен выйти на проектную мощность в 10 ГВт электролизеров и снабжать оффшорным водородом как Гельголанд, так и немецких, голландских, английских, норвежских и датских потребителей.
Описанные проекты напоминают нам о том, что борьба за новый водородный рынок — и сырьевой, и технологический — уже началась, и России чрезвычайно важно, не упуская драгоценное время, создавать свои образцы “водородного уклада” и ориентированных на глобальный рынок водородных производств, пока наши потенциальные покупатели в Германии не решили вопрос поставок необходимого им водорода совсем без нашего участия.
Подготовлено IC ENERGYNET / Автор: Игорь Чаусов
Источники:
[1] https://about.bnef.com/blog/offshore-wind-to-hydrogen-sounds-a-starting-gun/
[2] https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/866375/Phase_1_-_ERM_-_Dolphyn.pdf#page=39
[3] https://www.itm-power.com/news/5m-eu-award-to-study-offshore-green-hydrogen-production-with-orsted-and-siemens-gamesa
[4] https://www.aquaventus.org
[5] https://www.greentechmedia.com/articles/read/why-offshore-wind-and-energy-giants-are-chasing-off-grid-green-hydrogen
