Германия планирует амбициозную сеть водородных трубопроводов

Как сообщает Pipeline and Gas Journal, в следующем десятилетии Германия планирует создать самую протяженную в мире сеть трубопроводов для транспортировки водорода. Это событие станет частью вклада Германии в политику Европейского Союза в области энергетики и окружающей среды.

Проект призван не только обеспечить исполнение климатических обязательств в соответствии с Парижскими соглашениями, но и послужит основой перезапуска экономики после кризиса, связанного с коронавирусом (COVID-19), будучи неотъемлемой частью программы «зеленого стимулирования».

В этом году федеральное правительство Германии выделило 10 миллиардов долларов на запуск расширения электролизных мощностей крупномасштабного производства водорода в рамках своей Национальной Водородной Стратегии.

Также будет построена общенациональная трубопроводная система под названием сеть H2 для доставки водорода бытовым и промышленным потребителям. Водород безвреден для окружающей среды, если он производится из возобновляемых источников энергии и имеет множество применений.

Водород может быть использован, например для заправки автобусов, поездов, грузовиков, для энергоснабжения в промышленности и для топливных систем отопления. В конечном итоге он может заменить природный газ, который обеспечивает примерно четверть потребления первичной энергии в Германии и половину теплоснабжения в Германии.

Для Германии водород может повысить энергетическую безопасность при одновременном сокращении выбросов углерода. Для отопления жилых домов водород может оказаться более экономичным. Замена природного газа в отоплении жилых домов – гораздо более дешевый вариант, чем полная электрификация отопления.

В секторе тяжелой промышленности, например в сталеплавильном производстве, где требуется высокая температура, превышающая 500 градусов C, водород намного более рентабелен, чем электричество. Кроме того, водород является более гибким энергетическим решением, чем возобновляемые источники энергии, особенно с учетом нехватки мощностей для хранения электроэнергии в стране.

В настоящее время большая часть водорода в Германии производится на заводах, работающих на угле, нефти или природном газе, в результате чего получается «серый» водород. Когда к такому процессу применяются технологии улавливания углерода, полученный продукт называется «голубым» водородом. Но водород, производимый с использованием возобновляемых источников энергии без выбросов, заслуживает звания «зеленого» водорода.

«Серый» водород – водород, получаемый из углеводородных соединений с выбросами парниковых газов.
«Голубой» водород – Серый водород, при производстве которого используются технологии улавливания углерода.
«Зеленый» водород – производимый с использованием возобновляемых источников энергии без выбросов

Водородная стратегия

Цель Национальной Водородной Стратегии Германии состоит в том, чтобы не только заменить нынешнее производство серого водорода зеленым, но и расширить экологически чистое производство для использования во всей экономике, в том числе для транспорта, выработки электроэнергии, отопления и промышленных процессов.

Таким образом, Германия планирует построить 5 ГВт электролизных мощностей к 2030 году, еще 5 ГВт к 2035 году и еще 5 ГВт к 2040 году, всего – 15 ГВт. Причем все это будет обеспечиваться за счет морского ветра. Часть финансирования Национальной Водородной Стратегии будет поступать за счет надбавки за возобновляемые источники энергии в Германии, Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

В настоящее время EEG установлен на уровне 7,62 цента (6,75 евроцента) за киловатт-час и в настоящее время составляет около одной пятой части счета за электроэнергию в Германии.

Сеть трубопроводов H2

Планируемая общенациональная сеть водородных трубопроводов протяженностью 5 900 км предназначена для крупномасштабной транспортировки водорода по всей Германии и должна быть завершена к 2030 году (Рис.1)

Предлагаемый проект сети трубопроводов H2 основан на совместных исследованиях, проведенных Forschungsgesellschaft fur Energiewirtschaft mbH (FfE) и Ассоциацией исследований в области энергетики. Он был заказан 14 операторами сетей Германии, которые являются членами ассоциации операторов трубопроводных сетей страны FNB Gas, в которую входят компании Gas Transport Nord, Gasunie и Grt Gaz.

В исследовании 2019 года подробно описывается вероятное расположение новых заводов по производству водорода и основных рынков. В нем подробно описаны основные потенциальные источники внутреннего производства зеленого водорода в северных штатах, включая Мекленбург-Переднюю Померанию, Бранденбург, Шлезвиг-Гольштейн и Нижнюю Саксонию, а также в западном штате Северный Рейн-Вестфалия.

На момент публикации в Германии насчитывалось около 31 интегрированного предприятия по производству водорода и возобновляемых источников энергии, находящихся на разных стадиях развития. Большинство этих проектов расположены вблизи существующих ведущих промышленных центров, таких как Рурская область вдоль реки Рейн в западной Германии. Первый и единственный коммерчески действующий интегрированный завод по производству водородных возобновляемых источников энергии в Германии – это проект Westküste 100 стоимостью 8,35 миллиона долларов (7,4 миллиона евро) в земле Шлезвиг-Гольштейн недалеко от границы с Данией.

Этот водородный завод мощностью 30 ГВт приводится в действие морской ветряной электростанцией и будет расширен до 700 ГВт. Этот проект разрабатывается консорциумом частных компаний, включая Ørsted, EDF Germany, Holcim Germany, OGE, Raffinerie Heide, Stadtwerke Heide, ThyssenKrupp Industrial Solutions, агентство по развитию Region Heide и Университет прикладных наук Весткюсте.

H2 Цели

Маршрутная сеть H2 предназначена для подключения к существующим хранилищам в кавернах, которые могут быть использованы в качестве хранилищ водорода для обеспечения баланса между производством водорода и спросом. Кроме того, потенциальные промышленные потребители, такие как производители стали, химическая промышленность, нефтеперерабатывающие заводы и регионы, страдают от отказа от угля и местных водородных сетей, которые уже существуют сегодня.

Кроме того, он будет обслуживать большие городские районы, что может снизить выбросы углерода в секторе отопления за счет добавления водорода в региональные газораспределительные сети. Эта практика уже применяется повсюду в Европе, включая Лидс и Шеффилд на севере Англии и Неаполь на юге Италии.

Он предназначен для соединения с растущим числом автозаправочных станций водородом, частями неэлектрифицированной железнодорожной сети и будущими пунктами трансграничного импорта водорода. На момент написания в Германии было более 84 водородных заправочных станций и два прототипа пассажирских поездов на водороде. Поезда на водородном топливе используются на железнодорожной ветке протяженностью 62 мили (100 км) между Куксхафен и Букстехуде на севере Германии, где они заменяют дизельные поезда.

FNB Gas, ассоциация операторов передающих сетей Германии, ожидает, что по крайней мере 90% новой водородной сети будет использовать существующие преобразованные трубопроводы природного газа для транспортировки водорода. Основное направление потока, вероятно, будет от ветреного севера к промышленным центрам, в основном на западе и юге.

Кроме того, H2 соединится с соседними водородными трубопроводными сетями оператора сетевых систем Gasunie в Голландии и GRT gaz SA во Франции для облегчения торговли энергией.

Реализация проекта

Комментируя этот подход, глава FNB Gas Ральф Бахк заявляет: «Операторы передающих сетей также стремятся использовать существующую газовую инфраструктуру для производства водорода. Мы активно работаем над конкретными техническими решениями и решениями по планированию сети, чтобы обеспечить успешную интеграцию ».

Первоначально, не будет отдаваться предпочтения какому-либо из трех типов водорода. Но со временем зеленый водород, производимый вдоль побережья Северного и Балтийского морей, вкупе с водородом, доставляемым климатически нейтральными танкерами и импортирующимся по трубопроводам, будет преобладать. А основными центрами потребления водорода станут крупные внутренние городские и промышленные кластеры, включая Берлин, Эссен, Франкфурт, Гамбург, Кельн, Лейпциг и Мюнхен.

Первым шагом в сети H2 станет сеть водородных трубопроводов под названием GET H2 Nukleus, которую разрабатывают BP, Evonik, Nowega, OGE и RWE Generation. Трубопровод протяженностью 130 км предназначен для транспортировки экологически чистого водорода промышленным потребителям в западногерманских землях Нижняя Саксония и Северный Рейн-Вестфалия. Когда он будет завершен в 2022 году, он будет работать в условиях открытого доступа и прозрачных правил рынка ценообразования.

Национальная водородная стратегия Германии следует тому же сценарию, что и ранее успешно использовавшаяся энергия ветра и солнца. Одна из его целей – сократить выбросы углерода с 858 миллионов тонн (946 миллионов тонн США) в 2018 году до 563 миллионов тонн (621 миллион тонн США) к 2030 году.

Тристиан Чапман (Tristian Chapman), старший вице-президент по чистой энергии в Lloyds Register, отмечает, что нынешний серый водород дороже природного газа, поскольку газовая энергия используется в процессе расщепления воды для получения кислорода и водорода. Кроме того, он отмечает, что адаптация технологии газопровода для транспортировки водорода связана с дополнительными расходами. Однако стоимость производства зеленого водорода, вероятно, со временем снизится по мере достижения эффекта масштаба.

По материалам Pipeline and Gas Journal