Почему оффшорные ветроэнергетические гиганты гонятся за «зеленым» водородом из внесетевых источников.
Европейский Союз планирует построить 40 гигаватт экологичных водородных электролизеров к 2030 году и оценивает, что для их производства потребуется от 80 до 120 гигаватт солнечной и ветряной энергии.
Это новый вызов для сетевых операторов Европы. Ожидается, что декарбонизация удвоит спрос на электроэнергию, поскольку транспорт и теплоснабжение также электрифицируются.
Вывод производства водорода из энергосистемы может стать беспроигрышным решением этих проблем. Именно такая идея лежит в основе создания так называемого «островного» водорода, который «соединит электролизеры с морскими ветряными электростанциями и «направит молекулы водорода», а не электроны, обратно на берег».
Консорциум AquaVentus под руководством немецкой компании RWE, изучает возможность развертывания 10 ГВт островного «зеленого» водорода к 2035 году, при этом остров Гельголанд будет центральным узлом. Это крупнейшее предложение по размещению «зеленого» водорода на сегодняшний день. Другими партнерами AquaVentus являются Siemens Energy, Vattenfall, Vestas, Siemens Gamesa и Shell.
AquaVentus значительно больше, чем 4 ГВт в Саудовской Аравии, хотя этот проект в новом мегаполисе Неом планируется запустить в эксплуатацию в 2025 году.
Промышленное применение увеличит спрос на водород, особенно в первое время перехода. В Европе максимальный спрос ожидается в Бельгии, Нидерландах и Германии. Трубопровод для подачи водорода обратно из AquaVentus будет проходить вниз по реке из порта Гамбурга.
Затраты на транспортировку водорода с океанских платформ по трубопроводу на первый взгляд могут показаться намного больше, чем затраты на прокладку подводных линий электропередачи для транспортировки электроэнергии на берег. Но это без учета стоимости морских подстанций для «сбора энергии» ветряных электростанций или сильно загруженного состояния наземной электросети. Потребуются масштабные скоординированные усилия, чтобы эти сети смогли поглощать быстро растущий объем предполагаемой энергии морского ветра.
С учетом таких особенностей, транспортировка водорода обратно в центры спроса становится оправданной, особенно в регионе Северного моря, где уже построена обширная инфраструктура подводных трубопроводов.
Первая волна островных водородных проектов началась. В декабре Siemens Gamesa объявила об испытании островного «зеленого» водорода в Дании, которое начнется в следующем месяце. Существующая турбина мощностью 3 МВт будет подключена к щелочному электролизеру, а водород будет перекачиваться в цистерны для использования на водородных заправочных станциях Everfuel. Турбина мощностью 3 МВт проекта Brande Hydrogen будет производить достаточно топлива для 50-70 машин такси.
«Как только ветряная электростанция будет производить водород независимо от сети, можно будет размещать ветряные электростанции там, где дуют самые сильные ветры, не беспокоясь о доступности сети», - сказал Хенрик Мортенсен, старший бизнес-аналитик по инновациям и продуктам компании Siemens Gamesa. «Потенциал ветряных электростанций, перемещающих на берег молекулы, а не электроны огромен».
Повышение эффективности морской водородной экономики.
Другой островной водородный проект в Великобритании, получивший название Dolphyn, предлагает пилотную установку мощностью 2 и 10 МВт для плавучих ветряных турбин с бортовыми электролизерами. Анализ, проведенный ERM, фирмой, стоящей за Dolphyn, показал общую стоимость срока службы четырех различных установок.
В двух установках используются плавучие турбины с электролизерами, каждая из которых использует разные плавучие фундаменты (одинарный лонжерон и полупогружные). Третья установка использует центральную платформу для производства водорода на шельфе, а четвертая просто передает электроэнергию обратно на наземные электролизеры.
При удалении от берега на 50, 100 и 250 километров, полупогружная плавучая турбина с бортовыми электролизерами была наиболее экономически оправдана. На расстоянии более 100 километров стоимость высоковольтных кабелей до берега увеличивается в цене.
Проект Dolphyn привел к тому, что концепция островного водорода рассматривается в «Сценарии будущего развития энергетики» Национальной сети.
Роб Гибсон является менеджером системы национальной электросети. Он и его команда разработали параметры выбросов, водорода и газа для будущих энергетических сценариев. Они рассматривают «ряд потенциальных результатов для энергетической системы, с акцентом на водород».
Гибсон описывает различные предполагаемые результаты как «вероятные крайности». Самый амбициозный сценарий «Ведущий путь» («Leading The Way»), описывает ситуацию, при которой «водородная экономика» использует весь «зеленый» водород, генерируемый из возобновляемых источников энергии. Другие сценарии больше полагаются на «голубой водород» или водород, полученный из ископаемого топлива, с последующим улавливанием и хранением.
Пропустить «голубой» водород вместо «зеленого»?
После предложения 10 ГВт от RWE «развитие «зеленого» водорода будет расти, но сочетание «голубого» и «зеленого» водорода более вероятно».
«Это определенно повышает уровень доверия к потенциалу полностью «зеленого» водородного будущего», - сказал Гибсон.
В настоящее время «голубой» водород считается «переходным» для «зеленого» водорода. Но ни одна из этих технологий не проверена в масштабе, поэтому сравнения на данном этапе преждевременны. Тем не менее, «представители отрасли считают, что к тому времени, когда «голубой» водород будет запущен, стоимость «зеленого» водорода будет такой же. В таком случае «зачем инвестировать дважды?», - сказал Гибсон.