Інтерфакс-Україна
14:40 28.01.2022

Біометан і зелений водень: порівняємо основні відновлювані гази

4 хв читати
Біометан і зелений водень: порівняємо основні відновлювані гази

Георгій Гелетуха, д.т.н., голова правління Біоенергетичної асоціації України

Для порталу Green Deal.

Водень – перший і найпростіший хімічний елемент з атомним номером 1. Найбільш розповсюджений елемент Всесвіту. За нормальних умов водень це дуже легкий двохатомний газ (Н2) без запаху, кольору та смаку. У промисловості водень виробляється через перетворення пари (паровий реформінг) з використанням викопних видів палива, наприклад, природного газу, нафти чи вугілля. Невелика частина водню (біля 4 %) отримується шляхом електролізу води. Для отримання кілограму зеленого водню таким шляхом необхідно витратити приблизно 50 кВт*годин електроенергії.

Біометан – це біогаз, доведений до якості природного газу, що містить, як правило, 95-98% метану (СН4). Біометан може суттєво сприяти декарбонізації газового сектору, роблячи відновлювані гази доступними для транспорту, промисловості та опалення. Виробляють біометан переважно шляхом анаеробного зброджування відходів і залишків аграрної біомаси (гній, послід, солома, стебла кукурудзи, жом цукрових буряків і т.і.). Також перспективним вважається виробництво біометану шляхом термохімічної газифікації деревної біомаси.

Основні властивості біометану та водню

Водень дуже легкий газ і має щільність у понад 8 разів меншу, ніж біометан. Теплотворна здатність [МДж/м3] водню у 3,3 рази менша, ніж у біометану при атмосферному тиску і у 4,1 рази менша при тиску 60 бар. Відповідно, при транспортуванні 1 м3 водню з ним транспортуватиметься у 3,3-4,1 рази менше енергії, ніж при транспортуванні 1 м3 біометану. Це фундаментальний недолік водню. Результати багатьох досліджень називають 20% максимально можливим вмістом водню у суміші з природним газом для транспортування існуючими газопроводами. Але це 20% по об’єму. А по енергії це у 3,3 – 4,1 рази менше – всього 5–6 %. Тобто, проблема декарбонізації газового сектору вирішується таким шляхом всього на 5-6%.

Табл. Основні фізичні властивості біометану та водню.

Параметр Водень Н2 Біометан СН4 Співвідношення Біометан/Водень
Щільність, кг/м3 (0 0C, 1 бар) 0,087 0,716 8,2
Нижча теплотворна здатність, МДж/м3 (0 0C, 1 бар) 10,8 35,8 3,3
Нижча теплотворна здатність, МДж/м3 (0 0C, 60 бар) 604 2484 4,1


Переваги і недоліки виробництва і використання зеленого водню як одного з відновлюваних газів

  Переваги Недоліки
Зелений водень Практична необмеженість ресурсів відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) для виробництва зеленого водню. Низька теплотворна здатність [МДж/м3].
  Можливість досягнення високих температур при спалюванні водню. Перевага для високотемпературних процесів, наприклад, у металургії. Можливість додавання максимум 20% водню у суміш з природним газом в існуючих газопроводах. Необхідність модернізації газових мереж і газового обладнання.
    Високі викиди NOx при спалюванні водню.
    Підвищені ризики вибухо-небезпеки. Жорсткі вимоги до герметичності.
    Висока ціна.
    Обмеження по наявним водним ресурсам як сировини для електролізу.
     
Біометан Можливість 100% використання у існуючих газопроводах, газових сховищах, газовому обладнанні. Обмеження по сталим ресурсам біомаси як сировини для виробництва біометану.
  Висока теплотворна здатність [МДж/м3]  

Перспективи зеленого водню

Найбільш перспективним є виробництво зеленого водню у безпосередній близькості до його споживання з транспортуванням окремим воднепроводом. Наприклад, електролізер зеленого водню розташовано у безпосередній близькості до металургійного заводу, на якому він і буде спожитим. При цьому нівелюватимуться технічно невирішені і економічно невиправдані питання його транспортування у суміші з природним газом існуючими газопроводами.

Також перспективним вважається метанація СО2 за допомогою зеленого водню. Для цього потрібно:

  • Розмістити поряд установку виробництва зеленого водню і біометану;
  • Конвертувати зелений водень у біометан, провівши його реакцію з СО2, який виділяється під час виробництва біометану;
  • У газопровід додатково до біометану від біометанового заводу закачувати синтетичний метан, у який було конвертовано зелений водень.

Рис.  Концепція перетворення зеленого водню у синтетичний відновлюваний метан.

Використання такої схеми дозволить додатково до потенційних 9,7 млрд м3/рік біометану в Україні долучити 7 млрд м3/рік синтетичного метану, що може бути отриманий з відходів СО2 біометанових заводів і зеленого водню.

Існують оцінки фінської компанії Wärtsilä Corporation, які демонструють, що з урахуванням вартості модернізації газової інфраструктури під використання водню, більш рентабельним є конвертація зеленого водню у синтетичний метан з використанням існуючої газової інфраструктури.

Перспективи біометану

Дорожня карта розвитку біоенергетики в Україні до 2050 року, розроблена Біоенергетичною асоціацією України, передбачає виробництво біометану в Україні до 1 млрд м3/рік у 2030 році і до 4,5 млрд м3/рік у 2050 році. Темп зростання виробництва біометану в України може бути і суттєво вищим при довгострокових високих цінах на природний газ і викиди парникових газів, для чого є всі передумови.

На перших етапах розвитку біометанової галузі в Україні найбільш ймовірним сценарієм розвитку є експорт переважної кількості виробленого біометану в країни ЄС, де на нього вже сформувалися стійкий попит і преміальна ціна. 

ЩЕ ЗА ТЕМОЮ

ОСТАННЄ

"Кернел" планує побудувати найбільшу СЕС на заході України потужністю 250 МВт

Vitagro Energy залучить 16 млн грн від Фонду декарбонізації України для встановлення когенераційного модуля

Під час купівлі нових авто українці отримуватимуть інформацію про витрати палива та рівень викидів - Свириденко

Виробник обігрівачів вінницький завод "Маяк" встановив власну СЕС потужністю 236 кВт

Vestas встановив в Україні вітротурбін на 880 МВт потужності ВЕС й продовжує працювати - регіональний директор

1,3 ГВт ВЕС окуповано РФ, ще 40 МВт знищено чи пошкоджено - представник ОП

ЄБА закликала до перегляду кліматичних цілей України з урахуванням воєнних та економічних реалій

Рада прийняла за основу законопроєкт про вдосконалення механізму "зелених" аукціонів

"Інтерпайп" приєднується до проєкту "зеленої" енергетики в протоці Ла-Манш

Впровадження CBAM недостатньо для стимулювання декарбонізації - дослідження

РЕКЛАМА
РЕКЛАМА

UKR.NET- новини з усієї України

РЕКЛАМА