Водородното бъдеще на България

Готови ли сме да говорим за водородното бъдеще на България? Meчтата на Евгени Будевски за водородна къща с пълен цикъл на производство на ВЕИ и водород за съхранение, осветление и отопление се превръща в реалност и то само десетилетие след неговата смърт. Той е един от най-известните ни специалисти в областта на електрохимията с невероятен брой публикации и изобретения с патенти в областта.

Евгени Будевски изгражда и ръководи дълги години Централната лаборатория по електрохимични източници на ток. През 2003 г. тя се превръща в Институт по електрохимия и енергийни системи към Българска академия на науките. А през 2012 г. приема името на основателя си и пръв директор "Акад. Евгени Будевски".

Днес страна като Белгия вече има локално производство и потребление на водород, а за съжаление ние започваме от минус 10. А това донякъде се дължи на държавната политика в тази област, смята проф. Дария Владикова, един от уважаваните ни учени в областта днес. Пред 3eNews тя споделя какво сме постигнали, какви са перспективите пред България да изгради чисто водородно бъдеще и къде още се проваляме.

2 млрд. евро инвестиции са възможни само ако заделяме по 5% от всяка европрограма за развитие на водородни проекти

В Плана за възстановяваме сме планирали да направим пътна карта, а тя трябва да е готова, за да може идеите, включени в нея да влязат в Плана за възстановяване и устойчивост. Нещата се правят наопаки. Въпреки това България има водородна пътна карта, която за съжаление не е във формата, който учените са предложили - на практика е "осакатена." Защо ли? Защото от нея са изчезнали предложенията за финансиране на инвестиции във водородна икономика, а без това всяка стратегия няма да бъде ефективна. През март бяхме готови с пътната карта, но когато минава през различните министерства постепенно се орязва и когато през април минава през Министерски съвет вече не прилича на пътна карта, коментира проф. Владикова. Ние бяхме предложили как да се акумулира достатъчен ресурс за научни изследвания и пилотни проекти и само с 5% бюджет от всяка европейска програма тематично можем да акумулираме 2 млрд. евро инвестиции. Става дума за тематични програми и всяка може да предвиди средства за конкретна област за развитие на водородната икономика - от околната среда до конкурентоспособност.

Но тази идея изведнъж в Министерство на финансите отпада. В Плана за възстановяване е предвидено производство на 40 МW електролиза и грант от 50%, но това е капка в морето, смята проф. Владикова.

В България имаме грешното разбиране, че програмите трябва да платят за технологията, което не е така. Въпросът е не да ти платят за технологията, а да се финансира проектът, че той е по-скъп от стандартната технология. А във всяка стратегия трябва да се знае от къде ще дойде финансирането затова, допълни професорът. В проекта останаха дейности като 10 000 лева за насоки как се пишат проекти за водород или 15 000 лева с правила за безопасност или около 150 000 лева за дейности, които нямат общо със същинската работа за създаване на водородно бъдеще, стана ясно по думите ѝ. Проблемите с липсата на финансиране най-вече водя до забавяне или ограничаване на възможностите за развитие на водорода у нас.

Когато писахме пътната карта, никой не искаше да разбере, че водородът е нова технология, която ще помогне за чистото бъдеще на България, коментира проф. Владикова. Това все още не се разбира достатъчно и днес. Водородът складира енергията от ВЕИ и е по-добрата алтернатива за съхранение на зелената енергия от батериите, смята професорът. Когато не можем да използваме директно количеството от зелената енергия можем да го трансформираме във водород. Когато на нас ни трябва енергия -нощем, няма слънце, има вятър, може да я превърнем в електрони и това може да се трансформира във водородни горивни клетки. На практика това си е електорхимична реакция както е при батериите.

В пътната карта опорните точки са няколко и основните са за това какви са възможностите пред водорода, каква перспектива има той, какво ще ни струва това и как ще го транспортираме. Можем да кажем, че първия компонент вече е изпълнен, смята професорът.

Водородът е важна суровина за индустрията, за торовите ни заводи, той е един от компонентите за производство на амоняк, на зелени торове. Той е важен за стоманодобивната индустрия, но понеже България вече няма такава, това приложение отпада, но имаме рафинерията в Бургас и торов завод, каза професорът. Водород се произвежда за индустриалните нужди в топлоелектрическите централи у нас.

България има потенциал да произвежда водород дори и за износ. Държави от Централна Европа като Германия, Холандия, Чехия, Австрия имат голяма нужда от горивото на бъдещето. Но пък нямат особен потенциал за производство на зелен водород. Германия например може да произведе едва 15% от нуждите си. Държавите от Южна Европа и по периферията, които имат слънце и вятър могат да пренасят новото гориво частично и по съществуващи и нови газопроводи.

Други експерти обаче оспорват тази идея, защото е нерентабилен преносът на големи разстояния на водород. По-добрият вариант е той да се произвежда на мястото, където ще се консумира, коментира преди време и бившият енергиен министър Росен Христов.

Какво показват оценките на учените за перспективите пред България?

8 GW електролиза или 180 000 тона водород годишно биха задоволили потребностите на България. Така биха останали и 30-40% водород за експорт.

На територията на държавните въглищни мини, на ТЕЦ "Марица Изток 2" България има потенциал за изграждане на над 30 GW фотоволтаици в периода 2025-2028 г.. В региона страната ни може да изгради голям водорден хъб, център за производство на водород около фотоволтаиците на земя, която не е добра за земеделие. Това е първият център за производство на водород, който пътната карта предвижда. За тази водородна долина вече няколко години се борят и специалисти от Стара Загора.

Вторият водороден център у нас може да бъде в Добружда, където има много вятър, защото трябва да комбинираме слънце и вятър, за да увеличим часовия диапазон за местна енергия, каза проф. Владикова. В района на Добруджа около Варна процесът може да започне след 2028 г., когато и там локалното обкръжение е узряло за тези проекти, допълни професорът. Проблемът там засега се очертава липсата на достатъчни количества вода, но този въпрос може технологично да бъде решени както за Добруджа, така и за комплекс "Марица Изток".

В цялата страна могат да се изградят по-малки центрове за локални нужди, където не може да се транспортира това горив. Става дума за изграждане на водордна зарядна станция с мощности от 2 MW и използване на електролизьори.

В същото време може през 150 километра по пътищата ни да се изградят такива зарядни станции като те трябва да са поне 20 у нас, предимно по основните пътни артерии. А какво остава за градовете, за да покрием базовите цели? Там ще е нужна допълнителна инфраструктура.

В Германия са 150 водородните зарядни станции и до Виена съвсем спокойно може да стигне водордна кола, но оттам пътят на водорода е "прекъснат" и до нашата част на Европа водородна кола не може да достигне.

180 000 тона водород на година стигат на България

Общо взето 8 GW електролизьори или 180 000 тона водород годишно би задоволило потребностите на България и би осигурило 30-40% водород за износ, обяснява проф. Владикова. Въпреки потенциала, който имаме в България тръгваме от ниво минус 10, защото има невероятна съпротива от политическата класа в страната, подчерта тя.

Насърчаването на тези технологии тръгна за всички страни, но България и до днес не се е възползвала за разработване на системи за батерии и водород от средствата за европейски проекти от и тези от общ европейски интерес.

Актуална пътна карта

Хубавата новина е, че пътната карта предстои да се коригира. Създава се управленска структура на тази пътна карта, тя ще бъде динамичен документ, който ще бъде променян във всеки един момент. Всяко начало е трудно, но проф. Владикова е обнадеждена за водородното бъдеще на България. Първата задача след промяната на стратегията ще е да бъде коригирана наредбата за водородни зарядни станции. Скоро ще имаме първата водородна зарядна станция в Стара Загора, добави професорът.

И макар на теория ние да имаме пътна карта за развитие на водорода в Закона за електрическа мобилност водородът не е приет като възобновяемо гориво.

България е поела ангажимент до 2025 г. да бъдат регистрирани 120 водородни електрически превозни средства и да започнат да функционират 5 зарядни станции, едната от които - подвижна. До 2030 г. броят на водородните коли трябва да е 600 и да има 14 зарядни станции. В момента у нас няма централизирано производство на водород, нито инфраструктура на водородни зарядни станции. Затова и е забавен стартът на водородната трансформация у нас.

Но все пак проф. Владикова изрази надежда, защото индикациите към момента са, че ще има преразглеждане на пътната карта за развитие на водорода в България, а това може да доведе до промяна на нагласите и възможностите за финансиране на работата в тази посока.

Всички държави трябва да актуализират плановете си заради RepowerEU. На европейско ниво целите за развитие на водорода се увеличават като идеята до 2030 г. производството му да нарасне от 5,6 млн. тона до 10 млн. тона. България също води преговори в момента, но резултат от тях не се очаква скоро.

Какво знаем или не знаем за същността на водорода- енергийният цикъл "от вода до вода"?

Водородът може да се получи чрез електролиза, т.е. чрез разлагане на водата при използване на енергия и да се конвертира обратно в енергия и топлина, когато и където е необходимо, с помощта на електрохимични устройства - горивни клетки. На практика отделяме водорода от водата, енергийният цикъл е "от вода до вода". Енергийният цикъл следва нормалния цикъл на "кръговрат на водата", без да го нарушава, тъй като обратно в природата се връща дестилирана вода - както при дъжда. В процеса на електролизиране се използва огромно количество енергия. Ако тази енергия идва от възобновяеми източници, то се създава зелен водород. Загубите при трансформацията са сериозни и това намалява коефициента на полезно действие на водорода.

В момента редица икономически напреднали държави от Северозападна Европа могат да се похвалят и с най-голямо производство на енергия, базирана на водорода. В транспортния сектор водородните технологии вече навлизат в комерсиален стадий. Според учените много по-бързи и ефективни ще са колите на водород с горивна клетка отколкото електрическа кола на батерии. Водородът не гори, а участва в електрохимична реакция, както при батериите, в резултат на което се получава електрическа енергия (електрони) и се отделя вода. Приликата между батерията и горивната клетка е, че произвеждат електрическа енергия чрез електрохимична реакция. Една от разликите е, че батериите имат определен брой цикли и нужда от заряд, което не е необходимо при горивните клетки. Горивните клетки намират индустриално приложение в електромобилността, както и за автономна когенерация на енергия (електричество и топлина) за сградния фонд. В Европа вече няколко хиляди еднофамилни къщи използват този тип енергийно захранване.

При определени правила за съхранение той е по-малко опасен от природния газ. Водородът е 14 пъти по-лек, ако има теч на открито просто излита в атмосферата и може да се окажете близо до пожара без да разберете, защото водородът е безцветен. Бензинът гори, литиевите батерии също, споделят учените. Алтернивните горива с нулеви емесии са електричество, водород и амоняк, припомни още професорът. За съжаление обаче водородът е и в път по-взривоопасен от природния газ и е труден за складиране и пренос.

Водородът не е единственият път към декарбонизация, но осигурява възможността за мащабна интеграция на възобновяемите източници. Затова XXI век е обявен за век на водородна икономика, тъй като преобразуването и съхранението на енергия като възобновяем газ осигурява лесното ѝ преразпределение между секторите и регионите.

Водородът е също ценна суровина за индустрията. Около 55% от глобалното му производство се използва за синтез на амоняк, 25% - в рафинериите, и около 10% - за метанол. Преносът на амоняк е значително по-лесно, както и обратната му трансформация във водород. Сериозни инвестиции в амоняк в последните години прави Саудитска Арабия. Там вече строит огромен завод за зелен водород.

При индустриите, които работят с температура над 200 градуса може да използва водород вместо амоняк, в момента правим амоняк от природен газ. Именно водородът един ден ще измести и природния газ при високотемпературните индустриални производства.

Оцветяване на водорода

Водородът е важна суровина в съвременната индустрия. За да се дефинира степента на отделяне на СО2 емисии при производството му, е възприето "оцветяването му". При различните видове производства се получава сив, син, тюркоазен и розов водород. Водородът, който осигурява нулеви емисии при получаването си чрез електролиза при използване на възобновяема енергия, както вече стана ясно, е определен като "зелен".

За жалост, едва около 2% от производството на водород използва електролиза на вода. Задача на Европейската водородна стратегия е до 2030 г. производството му да нарасне драстично с инсталирането на 40 GW електролизьори (в момента те възлизат на 1 GW). Вече тече първото отворено проектно предложение по Зелената сделка за разработване на 100 MW електролизери. Съществуващите в момента най-големи електролизьори са от порядъка на 10 МW.

Български проекти

Мисия "ZACHYR" ще превърне Стара Загора в една от първите водородни долини в Европа

Проектното предложение "Загора, устойчив водороден регион" (ZAgora Sustainable HYdrogen Region- ZAHYR) e спечелен от обединение за "Чист водород" с участието на 8 български фирми, включително и ТЕЦ "Марица Изток 2" и учени по програма Хоризонт Европа. Но той се финансира допълнително и от Плана за възстановяване. Той е първият проект в Източна Европа за водородна долина.

Проектът ще бъде субсидиран и с още 8 млн. евро по Плана за възстановяване през Програмите на Министерството на иновациите и растежа.

В Стара Загора ще бъдат изградени общо 5 MW електролизьори , които ще правят водород за 10 автобуса в града и 2 камиона на горивна клетка, за зелено осветление в града. През деня ще събираме енергията и вечер чрез горивна клетка правим електоренергия за осветляване на парковете в Стара Загора. В Марица Изток 2 ще се прави впръскване в газова турбина за производство на електоренергия в пикови елементи- от смес водород и природен газ, като постепенно ще увеличаваме количеството на водорода, може да се смесва с биогаз, посочи проф. Владикова.

Ще е необходима квалификация и преквалификация на хората в региона, но така стратегия предстои да заложи пътната карта за развитие на водорода. Проектът ZAHYR създава експертиза за развитие на водороден транспорт и преструктуриране на транспортните средства чрез водород и използване на водорода в индустрията за производство на въглища.

По стъпките на първата водородна железница в България -Септември -Добринище

Учените и ентусиасти вече работят по водородното бъдеще на България независимо дали ние хората или политическата класа сме узрели затова. Финансиране на водородна железница, ангажирането на все повече хора трябва да е национална акция, смята още проф. Владикова. Влак, изграден изцяло от български експерти, също е включен в проекта и това не е химера. Линията Септември-Добринище беше пред закриване, необходимо е да бъде реновирана, тя е на 120 години и работи с дизелови локомотиви. А мечтата на учените е вместо гъст сив див да излиза бяла пара от вода и това е напълно възможно, смята проф. Владикова. С достатъчно финансиране и ангажираност ще може и скоро да говорим за първата българска водородна железница, категорична е проф. Владикова.

По пътя към сбъдването на тази мечта учените в момента изпълняват проект на Министерство на образованието за 1,2 млн. лева. В момента те работят по това тролей на Софийска община да кара 100 км на водород извън мрежата. Той ще може да бъде показан депонстрационно към края на годината и няма да превозва пътници. Оттук нататък предстоят три нива на технологична готовност най-важното сертифициране, че може да транспортира хора. Ние го реновираме напълно и допълнително слагаме компоненти, които осигуряват движение с горивна клетка за съхранение на водород. По тези проекти работят млади хора ентусиасти. Ядрото е Институт по елекрохимия и енергийни системи към Тракийски университет, Институт по устойчив преход и развитие в Стара Загора. Тази идея предстои да се развие и в Стара Загора с проекта ZAHYR.

Проф. Дария Владикова е ръководител на направление "Водородни технологии" в Институт за устойчив преход и развитие към Тракийския университет - Стара Загора.. Тя е също така професор по електрохимия в Институт по електрохимия и енергийни системи към Българска академия на науките. Проф. Владикова е доктор по химия на твърдото тяло и доктор на науките по електрохимия. Работи в областта на горивните клетки, електролизьори и въвеждане на водородните технологии. Автор е на повече от 150 научни публикации с над 1000 цитирания, съавтор на 6 монографии и глава в Енциклопедия за енергийни източници (Elsevier). Удостоена е с наградата Херман Гьор от Европейския форум за горивни клетки.

Проф. Владикова е член на УС на "Водород Европа - изследвания" към Съвместно предприятие "Чист водород", председател на УС на Българската асоциация за водород, горивни клетки и съхранение на енергия, член на УС на Европейския иновационен дигитален център Загоре, член на Кръгла маса за производство на зелен водород към Европейския алианс за чист водород.

Допълнителна експертиза в областта на водородната електромобилност:

Ръковорител на Направление К2 " Електрически превозни средства и водородна мобилност" на проект

автор: Рая Лечева, 3e-news.net