Світ націлений на заміщення викопного палива воднем, – саме про це свідчать державні стратегії – Олександр Мазурок для Uatom.org
Технічний директор Energy Safety Group Олександр Мазурок розповів в інтерв’ю Uatom.org про роботу над проєктом NPHyCo, водневу енергетику, перспективи виробництва водню на українських атомних електростанціях (АЕС), впровадження водневих станцій в Україні та світі.
– Олександре, для початку нумо з’ясовувати, що таке воднева енергія та у яких сферах її можна буде застосовувати?
Це енергія, вироблена з водню, тобто зворотний процес перетворення водню.
Водень можна використовувати для заправки транспорту, виробництва добрив і навіть у важкій промисловості. Його використання активно розвивається у світі, при цьому технології здешевлюються, а потужності виробництва зростають. Наприклад, в Чеському інституті ядерних досліджень ÚJV Řež вже більше 5 років курсує автобус на водневій енергії, а саме на водневих паливних елементах. Вважаю, що обсяг застосування водневої енергії буде збільшуватися з роками, як раніше зростали обсяги сонячної енергетики, а вартість кожного «сонячного» кіловата з року в рік зменшувалася.
– Чи зможе водень конкурувати з природним газом та замінити його і чи потрібно це?
Хибно думати, що водень може конкурувати. Він вже конкурує. Насамперед в інвестиційному секторі та дослідних розробках. Зокрема Німеччина зацікавлена у водні, виробленому в Україні, для заміни природнього газу на об’єктах важкої промисловості. Це певна диверсифікація, яка може знизити залежність від росії та й в цілому від нафти та газу, як вуглецевих копалин. Зараз інформаційні джерела повідомляють про ріст цін на нафту у світі, у зв’язку з війною в Ізраїлі, відповідно, подорожчає й бензин. Якби ж двигуни автотранспорту працювали на водню, то вплив був меншим, хоча це ще потрібно досліджувати. ЄС вже давно працює над нормативною базою щодо водневих технологій, над модернізацією інфраструктури тощо. Україна лише на першій стадії, адже водневу стратегію розроблено нещодавно і є багато відкритих питань, які потребують вирішення.
– На вашу думку, чому лише зараз всі почали говорити про водневу енергетику? Чому вона набула такого розголосу і популярності сьогодні?
Якщо під водневою енергетикою ви маєте на увазі як виробництво, так і використання водню, то я погоджуся, що про неї, справді, останні роки говорять значно інтенсивніше. Та для початку розповім про окремий випадок щодо розголосу та популярності водневої енергетики. Наприкінці вересня я робив доповідь щодо проєкту NPHyСo на конференції «Перспективи впровадження інновацій у атомну енергетику» та був здивований цікавістю наукової та практичної спільноти щодо впровадження водневих технологій на АЕС. Важливо, що у питаннях під час доповіді та обговореннях в кулуарах я не помітив скепсису, навпаки, лише зацікавленість. Можливо, це щось нове для всіх, як колись були малі модульні реактори, проте з кожним роком все важче придумати інновації та впровадити їх. У цілому весь світ рухається до максимально можливого обсягу виробництва та використання водню. Це реалізується лише з прагненням досягти максимальної декарбонізації та неможливо без атомної та відновлювальної енергетики.
Ще до подачі в цей проєкт і до повномасштабного вторгнення рф в Україну ми мали обговорення і певні угоди з компанією Framatome, яка займається водневими технологіями, а також наради з ДП «НАЕК «Енергоатом». Тобто, 4-5 років тому вже говорилося про важливість цієї технології для АЕС. Над цією технологією працювала Європа, зокрема, в Америці на діючій АЕС було встановлено пілотний електролізер потужністю 1 МВт, а в Канаді виділено фінансування на розвиток технології. Це все відбувалося паралельно з заявами про zero emission від ядерної енергії. Проте в Україні це не рухалося. Тоді ці не було вигідно через достатню кількість викопних копалин та дешеві ціни на них, відсутність політичних важелів впливу.
Я знаю, що були створені робочі групи, які досліджували питання транспортування водню, розроблено водневі стратегії для відновлюваних джерел електроенергії. Зараз про водневу енергетику згадується в Енергетичній стратегії України та Водневій стратегії України. Та все більше про водневу енергію заговорили після російської агресії, коли Європа зрозуміла, що без природного газу їй буде важко.
– Розкажіть, будь ласка, детальніше про проєкт.
NPHyСo – це дослідницький проєкт, присвячений дослідженню потенціалу застосування великомасштабних потужностей з виробництва водню на атомних електростанціях. Загалом проєкт розрахований на два з половиною роки, впродовж одного з яких ми вже працюємо та маємо перші результати. Мета проєкту – продемонструвати додану вартість вироблення водню як альтернативу традиційній віддачі виробленої на АЕС електроенергії в мережу. Простіше кажучи, потрібно зрозуміти, що вигідніше оператору АЕС, – продавати електроенергію чи водень.
– Якщо ми вже маємо уявлення про виробництво електроенергії атомною електростанцією, то яким чином можна виробляти водень на АЕС?
Водень виробляється шляхом електролізу, але для цього потрібно отримати доступ до атомної електростанції, яка має надлишок певних ресурсів в мирний час та виробляє електроенергію. Якщо побудувати водневу станцію в межах АЕС, то можна використовувати електроенергію та певні ресурси: очищена вода, стічні споруди, азотно-киснева станція. У цьому проєкті ми якраз це й аналізуємо.
Якщо, для прикладу, ви будете будувати водневу станцію в чистому полі, то вам потрібно набагато більше ресурсів, зокрема: майданчик, адміністративний ресурс (враховуючи інженерів, юристів, бухгалтерію, керівництво тощо), електролізер, розподільчий пристрій для заживлення, вода, компресор для стисненого повітря, азот, система охолодження (сухі градирні або контури циркуляції з річки, ставки-охолоджувачі), адже під час електролізу виділяється багато енергії. З погляду інвестицій, це велике капіталовкладення, натомість у нас є побудована атомна електростанція, вся інфраструктура та частина необхідного середовища. АЕС може використовувати електроенергію, яку виробляє на господарські потреби, якими і може бути воднева станція. Навіть ремонтні роботи можуть проводитися силами АЕС.
Тобто мета проєкту – максимально інтегрувати водневу станцію в інфраструктуру АЕС, щоб зменшити капіталовкладення в будівництво та щоб ДП «НАЕК «Енергоатом» міг ефективно використовувати надлишки електроенергії, спроможності штатних систем енергоблоків та адміністративний ресурс. Використання інфраструктури АЕС є вкрай важливим конкурентним важелем під час впровадження водневих технологій, тому створювати водневу станцію «у чистому полі» значно витратніше та більш ризиково з точку зору бізнесу.
– У межах проєкту NPHyСo, ваша компанія працює за напрямком «Підготовка дорожньої карти впровадження». Поясніть, що означає дорожня карта та в чому полягає Ваша робота?
Проєктом передбачено 6 робочих пакетів (деякі з них називаються дорожня карта), починаючи з пошуку концептуальних рішень, розробки технічної, економічної, ліцензійної дорожньої карти та створення пілотного проєкту. Щоб не лише взяти участь у проєкті за своїм напрямком, але й реалізувати його потім на практиці, ми беремо участь у підзадачах за всіма напрямками.
У межах першого робочого пакету з концептуалізації ми обираємо найбільш слушне рішення, тип електролізерів. Зараз обрано три типи електролізерів, два з яких використовують водневий електроліз і один – паровий електроліз. На європейських станціях, можливо, оптимальним рішенням буде паровий електроліз, але ми вже отримали результат, що для українських АЕС цей варіант неможливий. Далі обирається локація біля АЕС. Найкраще, щоб воднева станція розташовувалася в санітарно-захисній зоні, адже вона має стати частиною атомної електростанції.
Працюючи над економічною дорожньою картою, ми аналізуємо ресурси, ціни і нам потрібно не лише обрати рішення, але й показати, вигідно це чи ні.
У технічній дорожній карті ми зібрали вихідні дані, розробили спеціальні опитувальники, мали низку ітерацій зі спеціалістами атомних електростанцій. Наше завдання проаналізувати різні сценарії інтеграції і показати, що буде, якщо будувати водневу станцію в полі, а що – за умови 100% інтеграції в середовище АЕС. Крім того, ми розглядаємо різні варіанти та комунікуємо при цьому з АЕС. Якщо ми не можемо інтегруватися в певному місці, ми шукаємо інші можливості, проводимо певні дослідження. Наприклад, ми обираємо майданчик, але виявляється, що будувати водневу станцію на ньому не можна, оскільки там знаходяться системи охолодження і це може порушити тепловий баланс АЕС, тоді ми пропрацьовуємо сухі градирні для охолодження. АЕС не може дати стиснене повітря – технічно підбираємо компресор. Тобто нас цікавлять лише реалістичні сценарії для практичної реалізації.
Мета дорожньої карти впровадження – підготувати один або декілька реальних пілотних проєктів на реальних станціях в обраних локаціях з підключенням до реальних систем енергоблоків АЕС. І це все, базуючись на результатах попередніх робочих пакетів, в яких визначаються концепції, технології виробництва, сценарії та рівні інтегрування водневих станцій на АЕС, технічних опрацюваннях та економічних розрахунках, а також на можливостях і проблематиці ліцензування розміщення таких небезпечних об’єктів в межах санітарно-захисних зон АЕС в максимальній близькості до енергоблоків.
Останньому передує робочий пакет, спрямований на забезпечення комунікації та взаємодії з громадськістю, у межах якого ми створили вебсайт для поширення інформації та комунікації. Також ми плануємо проводити навчання та курси в інститутах і вже маємо запит, щоб на базі повномасштабного тренажера створити модель водневої станції.
– Розкажіть про команду Energy Safety Group, яка працює над цим проєктом.
Постійно над проєктом працюють 5 інженерів, але на окремі задачі/ напрямки залучаються фахівці додатково. Всі в цьому проєкті, як і взагалі в компанії, досвідчені, амбітні та професійні інженери, які мають досвід роботи в атомній енергетиці або на атомних електростанціях. Хтось будував чи експлуатував АЕС, хтось працював в Держатомрегулюванні та ДНТЦ ЯРБ, тому всередині компанії ми вже отримуємо певну експертизу. Саме досвід реалізації різнопланових та складних проєктів будує нашу команду, на мій погляд, – одну з найкращих в галузі.
– Як повномасштабне вторгнення рф в Україну вплинуло на роботу компанії у цьому проєкті?
Відразу після повномасштабного вторгнення рф в Україну Євросоюз поставив запитання, чи наша компанія буде працювати у цьому проєкті далі та чи залишається лідером за напрямком «Підготовка дорожньої карти впровадження».
До старту основних задач за напрямком впровадження ми взяли паузу на пів року, щоб зрозуміти, чи зможемо ми працювати і яким чином. Проте в компанії з початку існування створена спеціальна хмарна система управління проєктами, що дозволяє працювати навіть з Антарктики та об’єднувати команди в різних країнах. Це дуже допомогло нам під час пандемії COVID і допомагає зараз під час повномасштабної війни.
Наші офіси є не лише в Україні, але й в Чехії, Угорщині та Словаччині. Після 24 лютого 2022 року ми дещо додали завдань колегам з чеського офісу, який допоміг насамперед в комунікації та дав можливість залишитися в проєкті, адже в перші місяці в Україні було важко щось робити та прогнозувати. Також це дозволило знизити ризики реалізації проєкту, пов’язані з відсутністю електроенергії та інтернету, необхідністю лишати робоче місце під час повітряної тривоги тощо. Хоча, звісно, маємо і екофлоу, і старлінки. Зазначу, що в проєкті працюють військовозобов’язані інженери, які не можуть виїжджати за кордон, тому чеський офіс долучається і до офлайн-нарад. Наприклад, в жовтні минулого року була стартова зустріч в Європі, наприкінці вересня 2023 року – нарада в Німеччині зі звітом за рік. Двоє наших інженерів з чеського офісу брали в ній участь, доповідали про результати. Тому проєкт продовжується, європейські партнери бачать, що ми працюємо, незважаючи на війну.
Хочу відзначити значний внесок в проєкт оператора ДП «НАЕК «Енергоатом», який дуже уважно підійшов до співпраці, створивши робочу групу за участі спеціалістів дирекції, АПІ, НТЦ та АЕС. На момент подання заявки в проєкт NPHyСo ми розглядали Запорізьку АЕС як пілотну, але після окупації та акту ядерного тероризму ми не припинили роботу, а разом зі спеціалістами ДП «НАЕК «Енергоатом» обрали інші АЕС. На сьогодні ми вже отримали значний обсяг необхідних вихідних даних, які допомагають у реалізації дорожньої карти впровадження, а також у роботі над іншими робочими пакетами, які їй передують. Можна впевнено стверджувати, що саме ДП «НАЕК «Енергоатом» є найбільш зацікавленим у впровадженні водневих технологій серед усіх операторів європейських атомних електростанцій, плідно співпрацює та бере участь в засіданнях радників (advisory board meeting), на яких обговорюються результати проєкту. Тобто оператор бачить за цим майбутнє, а не ставиться зі скептицизмом.
Вважаємо, все це допомогло, щоб українська компанія і українські АЕС лишилися в проєкті. Ми довели партнерам і Європейському Союзу, що ми залишаємо пілотні енергоблоки в Україні, замінивши їх на енергоблоки Рівненської та Хмельницької АЕС, куди потім в першу чергу плануємо імплементувати всі напрацювання.
– Розкажіть про перші результати вашої роботи у межах цього проєкту.
Як я вже казав, ми беремо участь у всіх робочих пакетах проєкту, бо наша мета – не лише наукові дослідження, а й практичне впровадження водневих технологій у майбутньому.
Перші результати я намагався доповісти на конференції «Перспективи впровадження інновацій у атомну енергетику». За рік від початку проєкту ми налагодили комунікацію з ДП «НАЕК «Енергоатом», адже нам потрібно було отримати вихідні дані, дозвіл для подальшої роботи з операторами АЕС, дирекцією, Атомпроектінжиніринг, науково-технічним центром. Далі ми почали співпрацювати з партнерами по кожній з підзадач.
За підтримки ДП «НАЕК «Енергоатом» зібрано вихідні дані на Рівненській та Хмельницькій АЕС. Визначено ресурси, які може надати атомна електростанція і якими потрібно забезпечити автономно. Проаналізовано можливість ліцензування станцій у межах санітарно-захисних зон тощо.
Зважаючи на те, що майданчики Рівненської і Хмельницької АЕС суттєво відрізняються, то потрібно було опрацювати різні технічні аспекти, адже це європейський проєкт і матриці, які використовуватимуться для вибору рішень, повинні бути застосовувані для будь-якої АЕС в межах Європи.
Разом з учасниками проєкту обрали 3 технології електролізерів, продемонстрували їх принципові схеми операторам АЕС, при цьому відсіяли рішення щодо парового електролізера. Розглянули можливі сценарії впровадження водневих станцій в середовище атомних електростанцій, пропрацювавши підключення до електричних схем АЕС, технічну документацію, включаючи аналіз нормативно-правових актів та визначення змін, які необхідні в документації.
Ми зіштовхнулися з тим, що нормативно-правова база взагалі не готова до впровадження водневих технологій. Йдеться не лише про атомну енергетику, адже ми розглядаємо, що воднева станція також належатиме до об’єктів хімічної промисловості. В атомній галузі є певні НПА (наприклад, НП 306.2.106-2005 «Вимоги до проведення модифікацій ядерних установок та порядку оцінки їх безпеки»), відповідно до яких ми повинні розробити попередній звіт з аналізу безпеки з відповідним обґрунтуванням. Є також вимоги до розміщення об’єктів у санітарно-захисній зоні та використанні електричної енергії, в яких йдеться про забудови, які можуть там розміщуватися, і в яких випадках може використовуватися електроенергія господарські та власні потреби. Щоб під час практичної реалізації не зіштовхнутися з тим, що технологія розроблена, проте вона не відповідає українському законодавству і потрібні зміни в нормативно-правовій базі, то необхідно почати з цим працювати вже сьогодні.
Вже після отримання розрахунків з впливу вибуху з оцінки безпеки ми зможемо підтвердити локації з підключеннями і далі перейти до досліджень, які стануть частиною звітів з аналізу безпеки. Тобто нам потрібно здійснити не лише детерміністичну оцінку для кожного енергоблоку окремо, а й провести ймовірнісний аналіз для всього майданчика.
Важливо також, що, окрім технічної та економічної, проєкт містить комунікаційну складову – робочий пакет «Комунікація, інформування та підвищення обізнаності громадськості», адже, коли йдеться про впровадження чогось нового, а особливо на діючих АЕС, то на всіх рівнях є певний скепсис. Саме тому ми співпрацюємо з українським оператором ДП «НАЕК «Енергоатом», обмінюємося інформацією, надаємо результати наших досліджень, отримуємо зворотний зв’язок тощо. Крім цього, важливим є інформування громадськості, наукової спільноти та працівників енергетичної галузі. Для цього у нас заплановано різні активності, зокрема доповіді, публікації, обговорення, навчання, що дозволить отримати відповіді на запитання щодо впровадження водневих технологій та впливу на їхнє життя, безпеку АЕС тощо.
– Ви вже згадували водневі стратегії та маєте перші результати проєкту, на вашу думку, які перспективи в Україні у виробництві водню?
Європейські напрацювання у цій галузі є ринково утворюючими, правильними та очевидними, випливають з потреб сьогодення і перспектив. Саме завдяки таким рішенням є інвестиції у розробки, що дають змогу підтримувати та розвивати наукову спільноту, а компаніям економічного сектору створювати проєкти.
Читаючи різні водневі стратегії, виникає враження, що Україна буде експортером, який задовольнить потреби багатьох європейських споживачів, особливо, у Німеччині. Для того, щоб постачати значні обсяги необхідної енергії, потрібно забудувати української землі відновлювальними джерелами енергії, зокрема вітровими та сонячними станціями, або новими АЕС, які працюватимуть лише для виробництва водню. В цих випадках вартість виробленого водню буде значно більшою, ніж у випадку виробництва на діючих АЕС, але якщо буде покупець, то чому ні.
Як атомник я не великий оптиміст щодо відновлювальних джерел. Потрібно зберігати баланс, оцінювати всі показники і ризики. Враховуючи те, що ми пропрацьовуємо будівництво водневих станцій біля АЕС потужністю приблизно 45 МВт з можливим масштабуванням, а водневі стратегії з відновлювальних джерел містять потужності у десятки ГВт, то очевидно, що конкуренція поки що відсутня. І це ще не йдеться про транспортування та інфраструктуру споживання. Це виклик і складне завдання.
– Як цей проєкт і його результати вплинуть на розвиток вашої компанії та які перспективи відкриються для вас?
По-перше, ми позиціонуємось як компанія, що працює від інжинірингу до введення в експлуатацію. І серед партнерів маємо репутацію, що доводимо проєкти до кінця. Тому нашій компанії цікаві проєкти, в яких ми можемо брати участь з етапу ініціалізації, та які з великою ймовірністю будуть впроваджені на українських та європейських атомних електростанціях.
По-друге, ми звикли співпрацювати з іноземними компаніями, що дозволяє запроваджувати світовий досвід застосування сучасних технологій на АЕС України. Цей проєкт передбачає не впровадження наявних технологій та досвіду, а участь з самого початку й до імплементації на конкретних АЕС з вирішенням конкретних економічних, технічних та ліцензійних питань.
У нас вже є досвід, коли у 2016-17 роках ми брали участь у програмі ДТЕК по заміні старих електролізерів та надавали свої послуги, включаючи інжиніринг та проєктування. Тоді ми здійснили заміну електролізерів радянського зразка СЕУ-20 на Бурштинській ТЕС на електролізер європейського зразка. Зараз це єдиний такий об’єкт, де замінене радянське обладнання, навіть на атомних електростанціях ще працює СЕУ-20.
По-третє, кожна компанія – це насамперед персонал, який працює, тому відбувається розвиток людського потенціалу. Постійна взаємодія з іншими партнерами допомагає підтримувати кваліфікацію наших співробітників, зокрема, підвищувати рівень знання англійської мови, що дуже важливо, враховуючи те, що іноземна підтримка і впровадження іноземних технологій максимально збільшуються.
Отже, цей напрямок дуже перспективний, інакше, ми б ним не займалися. Світ націлений на заміщення воднем викопного палива, – саме про це свідчать державні стратегії. І ми вже дивимося в майбутнє як компанія, що зможе втілити проєкт на діючих АЕС України.
Джерело: Uatom.org
