CC BY
33
УДК 330.34:661.961 JEL: Q42; L19
ГЛОБАЛЬН! ТЕНДЕНЦН РОЗВИТКУ ВОДНЕВИХ ТЕХНОЛОГ1Й У ПРОМИСЛОВОСТ1
®2020 ТАЩЕЕВ Ю. В., ВОЙТКО С. В., ТРОФИМЕНКО О. О., РЕПК1Н О. О., КУДРЯ Т. С.
УДК 330.34:661.961 JEL: Q42; L19
Тащесв Ю. В., Войтко С. В., Трофименко О. О., Рспкш О. О., Кудря Т. С. Глобальн тенденцГ|' розвитку
водневих технологiй у промисловостi
У статт'1 визначено основн передумови та проаналзовано тенденцИ використання водневих технологи з урахуванням енергетичного потен^алу та еколог/чних особливостей водню. Розглянуто основн технологивиробництва водню та визначено перспективи та недол'жи /х використання. Проведено аналз каптальних витрат i вартостiводню при рзних способах його отримання. Проведено пор'вняння розпод'шеного та централзова-ного виробничих шляхiв. Проанал'вовано принципи роботилужного, РЕМ iSOEелектрол'ву. На основi анал'ву, систематизац/та узагальнення дот-джень багатьох вчених була проанал'вована потенцйна можливсть переходу до водневоi економки. У результатi дотдження електрол'вер'в р!з-нихтехнолог'тихтишв здшснено пор'вняльний аналзувиглядматриц недолш iпереваг. Визначеносновт фактори, як впливають на вартсть «зеленого» водню, а саме: енергетичний потен^ал вдновлюваних джерел; варткть основного та допомiжного обладнання; наявшсть i варткть водного ресурсу; варткть земельних длянок для розмщення основного та допомiжного обладнання; опера^йн витрати. Наведено прогнозн зна-чення технiко-економiчних показнит виробництва «зеленого» водню, зокрема: каптальних витрат, опера^йних витрат, ефективностi системи та н. Дотдження прийнятих стратегш розвитку водневоiекономки в розвинених кранах дозволило зробити висновок про те, що використання водню е перспективним низьковуглецевим ршенням в енергетичн'ш сфер'!. Виявлено, що виробництво водню доцльно проводити в т'кному поед-наннi з в'дновлюваною енергетикою, що надасть змогу отримати економiчний та екологiчний ефекти. Перспективою подальшого дотдження в даному напряму е розробка стратеги переходу на воднев'> технологиУкрани на основi економко-математичного моделювання. Кпючов'1 слова: воднева економка, «зелений» водень, в'дновлюван джерела енергп, стратегiя, варткть виробництва водню. DOI: https://doi.org/10.32983/2222-4459-2020-8-103-114 Рис.: 2. Табл.: 4. Ббл.: 36.
Тащеев Юрй BiKmopoBU4 - кандидат економ'нних наук, старший науковий ствробтник в'дд'шу № 1 комплексних енергосистем, 1нститут вiд-
новлювано¡ енергетики НАН Укра/ни (вул. Гната Хоткевича, 20а, Ки/в, 02094, Укра/на)
E-mail: tascheevyuri@gmail. com
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0408-4315
Researcher ID: http://www.researcherid.com/M-2048-2014
Войтко Сергй Васильович - доктор економiчних наук, професор, зав'дувач кафедри мiжнародно¡ економ'жи, Нацональний техн'мний унверситет
Укра/ни «Ки/вський полтехн'тий 'нститут 'шен 1горя йкорського» (просп. Перемоги, 37, Ки/в, 03056, Укра/на)
E-mail: s.voytko@kpi. ua
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2488-3210
Researcher ID: http://www.researcherid.com/I-2302-2018
Трофименко Олена ОлексПвна - кандидат економiчних наук, доцент, доцент кафедри теоретичноi та прикладно/' економки, Нацональний тех-н'тий унверситет Укра/ни «Кшвський полтехн'тий нститут '1мен'11горя йкорського» (просп. Перемоги, 37, Ки/в, 03056, Укра/на) E-mail: o.o.trofymenko@gmail.com ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2339-0377
Репшн Олександр Олександрович - голова Енергетичноi асо^ацИ «Укра/нська Воднева Рада» (вул. Лаврська, 20, Ки/в, 01015, Укра/на), голова на-
глядовоi ради ТОВ «Токмак Солар Енерджi» (вул. Гоголя, 201a, Токмак, 71708, Укра/на)
E-mail: riepkin@hydrogen.ua
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3448-6729
Кудря Тетяна Степанiвна - науковий ствробтник в'дд'шу № 2 сонячно/' енергетики, 1нститут в'дновлюваноi енергетики НАН Укра/ни (вул. Гната
Хоткевича, 20а, Ки/в, 02094, Укра/на)
E-mail: 1144ktc@gmail.com
ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4252-2969
UDC 330.34:661.961 JEL: Q42; L19
Tashcheiev Yu. V., Voitko S. V., Trofymenko O. О., Riepkin O. O., Kudria T. S. Global Trends in the Development of Hydrogen Technologies in Industry
The article defines the main prerequisites and analyzes trends in the use of hydrogen technologies taking into account energy potential and ecological features of hydrogen. The main technologies of hydrogen production are considered, the prospects and disadvantages of their use are determined. The capital expenditures and the cost of hydrogen in different ways of obtaining it are analyzed. The comparison of distributed and centralized production routes is carried out. The principles of alkaline, REM and SOE electrolyses are analyzed. On the basis of analysis, systematization and generalization of the studies of numerous scholars, the potential possibility of transition to hydrogen economy is analyzed. As a result of the study on the electrolysis of different technological types, a comparative analysis is carried out in the form of a matrix of advantages and disadvantages. The main factors that affect the cost of «green» hydrogen are defined as follows: energy potential of renewable sources; cost of basic and auxiliary equipment; availability and cost of water resource; cost of land plots for placing basic and auxiliary equipment; operating costs. The predictive values of the technological and economic indicators of the «green» hydrogen production are presented, in particular: capital expenditures, operating costs, system efficiency, etc. Research of the adopted strategies for the development of hydrogen economy in developed countries allows to conclude that hydrogen use is a promising low-carbon solution in the energy sector. It is identified that hydrogen production is advisable to carry out in close conjunction with renewable energetics, which will enable to obtain economic and environmental effects. Prospect for further research in this direction is the development of a strategy for transition to hydrogen technologies of Ukraine on the basis of economic and mathematical modeling.
Keywords: hydrogen economy, «green» hydrogen, renewable energy sources, strategy, cost of hydrogen production. Fig.: 2. Tabl.: 4. Bibl.: 36.
Tashcheiev Yurii V. - PhD (Economics), Senior Research Fellow of the Department No. 1 of Integrated Power Systems, Institute of Renewable Energy of the
National Academy the Sciences of Ukraine (20a Hnata Khotkevycha Str., Kyiv, 02094, Ukraine)
E-mail: tascheevyuri@gmail.com
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-0408-4315
Researcher ID: http://www.researcherid.com/M-2048-2014
Voitko Serhii V. - D. Sc. (Economics), Professor, Head of the Department of International Economics, National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv
Polytechnic Institute» (37 Peremohy Ave, Kyiv, 03056, Ukraine)
E-mail: s.voytko@kpi.ua
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2488-3210
Researcher ID: http://www.researcherid.com/I-2302-2018
Trofymenko Olena О. - PhD (Economics), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Theoretic and Applied Economics, National Technical
University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute» (37 Peremohy Ave., Kyiv, 03056, Ukraine)
E-mail: o.o. trofymenko@gmail. com
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2339-0377
Riepkin Oleksandr O. - Chief of the Energy Association "Ukrainian Hydrogen Council" (20 Lavrska Str., Kyiv, 01015, Ukraine), Chairman of the Supervisory Board
of the Tokmak Solar Energy LLC (201a Hoholia Str., Tokmak, 71708, Ukraine)
E-mail: riepkin@hydrogen.ua
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3448-6729
Kudria Tetiana S. - Research Associate of the Department No. 2 of Solar Energy, Institute of Renewable Energy of the National Academy the Sciences of Ukraine
(20a Hnata Khotkevycha Str., Kyiv, 02094, Ukraine)
E-mail: 1144ktc@gmail.com
ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4252-2969
О О CQ
О ^
О
о
Q_
1= <
О
<
2 Ш
СКОРОЧЕННЯ:
SMR - (Steam methane reformer) паровоТ метановий реформер;
CCS - (Carbon capture and storage) уловлювання та зберон-ня вуглецю;
GC - (Coal Gasification) газиф^а^я вугтля;
ATR - (Auto thermal reforming) автотермiчний риформшг;
PEM - (Polymer-electrolyte membrane) полiмерна електро-лта мембрана;
SOE - (Solid oxide electrolyzers) твердооксидн електролiзери;
CAPEX - (CapitalExpenditures) каттальш витрати;
OPEX - (OperationalExpenditures) операцмш витрати;
WACC - (Weighted Average Capital Costs) середньозважеш каттальш витрати;
WE - (WaterElectrolysis) електролiз води;
FCV - (Fuel cell vehicle) транспортний зааб на паливних елементах.
В одень е ушкальним xiMi4HMM елементом, який може використовуватися в pi3H^ сферах, включаючи xiмiчнi та промисловi процеси, для транспорту та опалення - як паливо, у процеа вироб-ництва електроенергй - для акумулювання енергй, та в шших сферах [1].
За оцшками вчених [2], використання водню е одним i3 бкьш перспективних низьковуглеводних енергетичних ршень.
Мiжнародне агентство Bloomberg NEF (BNEF) у своему досмдженш «Воднева економжа: багатообь
цяючий шлях до декарбошзацй» прогнозуе, що «зе-лений» водень може забезпечити чверть кшцевого споживання енергй на Землi до 2050 р. За результатами досл^дження також прогнозовано, що до 2050 р. поновлюваний водень можливо буде виробляти в бкьшост регюшв свиу за 0,8-1,6 дол. США за кг [4].
Галузевi гравщ почали впроваджувати на ринок системи водневих паливних елеменпв, включаючи електромобш на паливних елементах i комбшоваш тепловi та енергетичш пристро!. Вико-ристання водню в масштабах енергосистеми потре-буе виршення проблем, пов'язаних з виробництвом, зберйанням i розподком чистого водню. Так, для ре-амзацц потенщалу водню в уах секторах економши доцкьне посилення державно! шдтримки в колабо-рацй з промисловктю та науковими колами [5].
В^дновлюваш джерела енергй, таи як сонячне випромшювання, втер, бюмаса, пдроенерт та геотермальна енерпя, штотно зменшують викиди пар-никових газiв порiвняно з викопними вуглеводневи-ми ресурсами. Проте багато з них е нестабкьними в часовому промiжку, !м притаманш як добовi, так i сезонш коливання, у результатi чого вкновлювана енергетика не мае можливостi самостшно забезпечити безперервне постачання енергй [3].
Коливання обсяпв вироблено! енергй, що гене-рують вiтровi або сонячш фотоелектричнi джерела, характеризуе ведому проблему балансування пропо-зицй та попиту на електроенергш в режимi реального часу [15]. Згладжування пшв i провалiв потребуе наявност ефективних засобiв акумулювання енергй. Енерпя може накопичуватися за допомогою вико-
ристання фiзичних закошв зi зб1льшенням масштаб-ностi зберiгання, а саме: мехашчна, теплова, електро-хiмiчна та хiмiчна енерг!!. Кожен принцип накопичу-вання та зберйання мае сво! переваги та недолки, що пов'язанi, наприклад, зi щiльнiстю енерг!!, потужшс-тю, вартштю та потенцiалом для нарощування [14].
Одним iз рiшень е вироблення водню шляхом електролiзу в момент надлишку генераци та подальше використання отриманого водню в паливному елеменп для виробництва електроенерги в перюди низько! генераци електроенерги або ткового наван-таження, або в транспортних засобах разом iз палив-ними елементами.
Сьогодш низка кра!н у сво!х стратегiях роз-витку передбачають переход, на водневi технолог!! в енергетичнш i транспортнiй сферах [16; 17].
Переход економiки на водневi технолог!! потре-буе не лише нових технолопчних рiшень i пiдходiв, а й поглиблених наукових досл^жень, що складаються з шженерних рiшень, глибокого економiчного аналiзу та математичного моделювання трансформацшних процесiв.
У березнi 2020 р. бвропейська комiсiя презенту-вала Нову Промислову Стратегго бС, яка спрямова-на на реалiзацiю трьох ключових прюритепв, зокре-ма перетворення бвропи на клiматично-нейтральну до 2050 р. Також 18 червня 2020 р. бвропейська Комь ая ухвалила прийняття бвропейським Парламентом Регламенту таксоном!! - ключового законодавчого акта, який сприятиме европейськш «зеленш угодi», стимулюючи швестици приватного сектора в «зе-ленi» та стiйкi проекти. Сьогодш в Укра'!нi тривае процес доопрацювання Стратег!! розвитку промис-лового комплексу до 2025 р. з огляду на прюритети ново! промислово! стратег!! бС, саме тому доцкьно визначити основш економiчнi засади використання водневих технологш у рiзних сферах промисловость
+ електролiз за рахунок енерги вiдновлюваних джерел i т. п. [6-13].
Таблиця 1
Характеристики водню
Характеристика Одиниця Значення
Густина кд/т3 0.0838
Вища теплота згоряння / Рщкий водень 1Ш/кд 141,90-119,90
Вища теплота згоряння / Стиснутий водень 1Ш/т3 11,89-10,05
Точка кипшня К 20,41
Точка замерзання К 13,97
Густина рщкого водню кд/т3 70,8
Коефщент дифузп см2/с 0,61
Питома теплоeмнiсть к.1/кд К 14,89
Межi запалювання сумн шi в повiтрi % (об'ем) 4-75
1Мшмальна енергiя займання воднево-повйряно! сумiшi МтлЩж 0,02
Температура запалювання К 585,00
Температура полум'я на повiтрi К 2318,00
Енергiя у вибуху к1/д Т1ЧТ 58,823
Коефiцieнт випромшю-вання полум'я % 17-25
Стехюметрична сумiш на повiтрi % 29,53
Пов^ряно-паливна стехiометрiя кд/кд 34,30/1
Швидкiсть горiння см/с 2,75
Джерело: узагальнено авторами
Зрозвитком шдустрiалiзац!! виробляеться бкьше штучного водню, який вщграе важливу роль в економщ. Водень мае вищу питому масову щкь-нiсть енерг!! серед уск видiв палива (120 МДж/кг при низькш теплотворнiй здатностi), таким чином, вш вва-жаеться iдеальним середовищем енерг!! для зберйан-ня, передачi та використання [17]. У табл. 1 наведеш основнi фiзичнi властивост даного елемента.
Зазначимо, що шнуе багато технологiй отриман-ня водню, як умовно можна роздiлити на «арЬ> та «зеленi». До «арих» вiдноситься виробництво водню з використанням викопно! сировини, паровий мета-новий рiформер, газифiкацiя вугкля, автотермiчний риформшг та iн. «Зеленi» технолог!! полягають у ви-користаннi вiдновлюваних джерел i води, наприклад: + бюлопчне розщеплення води; + ферментацiя, конверсш бiомаси та вiдходiв; + фотоелектрохiмiчне розщеплення води; + сонячне термальне розщеплення води;
Виробництво водню мае забезпечувати еколо-пчну стiйкiсть, щоб не призводити до проблем, як пов'язанi з традицiйними викопними видами палива. У багатьох роботах дослкжуеться вплив на навко-лишне середовище рiзних методiв виробництва водню, зокрема заснованих на невкновлюваних i вкнов-люваних джерелах енерг!! [18; 19]. Насмдки !х впливу оцшюються з точки зору викидiв вуглекислого газу при виробництвi 1 кг водню. Зокрема, для парово! конверси метану (природного газу) потрiбно всього 4,5 кг води на кожен ккограм водню, але з процесу видкяеться 5,5 кг С02 [20].
Основними недолками виробництва водню за допомогою БЫК, газифкаци вугкля та часткового окислення вуглеводшв е викиди С02. Виробництво Н2 при газифкаци вугкля призводить до високих викидiв (29,33 кг С02 / кг Н2). Електролiз вважаеться единим процесом, який не супроводжуеться викида-ми С02. Однак це вважаеться таким ткьки тодi, коли
електростанцц використовують вiдновлюванi джере-ла енерги для вироблення необхiдноi електроенергй.
1снують рiшення для зменшення викидiв CO2, TaKi як вiддiлення та секвестрацш дiоксиду вуглецю, що утворюеться у процеа захоплення водню. Проте уловлювання CO2 на даному етапi технкно та комерцiйно необгрунтовано, додатковi витрати на лопстику уловлювання, зберiгання та транспор-тування CO2 збiльшують загальну варткть вироб-ництва водню з викопного палива, загальш витрати на виробництво водню збкьшуються приблизно на 3-5% у разi реформування природного газу та на 1015% у разi газифiкацГi вугiлля [20].
Для яккного оцiнювання витрат, отриманих за допомогою кожного методу виробництва водню (на основi в^дновлюваних джерел енерги та викопного палива), у табл. 2 наведено таи показники: джерело енерги, варткть сировини та каштальш вкладення, вартiсть виробництва водню (у розрахунку на 1 кг водню). Зазначимо, що кнують деяк невизначеносй щодо вартостi виробництва водню. Ця варткть сут-тево залежить вк рiвня розвитку технологи виробництва, наявносп кнуючо'' iнфраструктури та цши на сировину. Згiдно з табл. 2 бкьш фiнансово випд-ними способами отримання водню е парова конвер-сiя метану, газифкаци та газифкаци бiомаси. Ядернi термохiмiчнi цикли (CueCl и Sel) е також економк-но конкурентоздатними порiвняно з виробництвом водню з викопного палива та бюмаси. Вггровий i со-нячний електролiзи дають вищi виробничi витрати на 1 кг водню. Осккьки одшею iз основних переваг електролiзу е його локальне застосування, при розрахунку вартост електролiзу роблять припущення про розподiлене дрiбномасштабне виробництво.
Варткть водню суттево залежить вк масштабу виробництва, що потрiбно враховувати при моделю-ваннi переходу енергетично! системи на водневi технологй'.
Загалом, можна видкити два виробничi шляхи, а саме: розподiлений i централiзований. Централiзо-ваним виробництвом, зазвичай, е великомасштабне виробництво водню, де його необхкно транспортува-ти вк точки виробництва до споживача. Наприклад, варткть виробництва водню з природного газу за допомогою парово'' конверси метану варiюеться вiд 1,25 дол./кг для великих систем до 3,50 дол./кг для невеликих систем iз цшою природного газу 0,3 дол./кг. Низка авторiв вважають, що розподкене виробництво е бкьш iмовiрним шляхом розвитку водневого ринку в енергетичнш системi. У цьому випадку во-день повинен використовуватися поблизу мкця виробництва [25]. Розподкена виробнича шфраструк-тура може складатися з установок для риформшгу природного газу або електролiзерiв, розташованих у мiсцi використання, наприклад на заправнш станци, або стацюнарно! генераци електроенергй'. Цей шлях
не потребуе суттево! iнфраструктури постачання водню. Вартгсть децентралiзованого виробництва H2 може сьогоднг перевищити 6 дол./кг (виробництво та розподк водню). До переваг централкованого виробництва вiдноситься суттева економш на масшта-öi, проте для того, щоб бути комерцiйно життездат-ним виробництвом, доц1льно розробити технологй' розподку [25].
Хоча на даний час вуглеводнг е основною сиро-виною, яка використовуеться для виробництва H2, необхкнкть у розширеннi iнтеграцГi вгдновлюваних технологiй стане нагальною потребою. Осккьки ви-копне паливо скорочуеться, а змгна клгмату в результат антропогенного парникового ефекту стае однгею з важливих проблем людства, то частка вгдновлюва-них технологгй у найближчому майбутньому зросте, а в довгостроковгй перспективг очгкуеться '!х зрос-тання поргвняно з традицгйними технологгями [22].
Виробництво поновлюваного водню вгдкривае можливостг для моделг розпо длено! мережг подачг водню, яка буде заснована на виробни-цтвг водню на локацг! споживача або за його межами. Електроенерггя, що виробляеться з поновлюваних джерел, може бути перетворена у водень за допомогою процесу електролгзу. Фактично, щоб вивгльнити 1 кг водню з 9 кг води, потргбно близько 55 кВт -год електроенергй' [21].
Електролгзери води подкяються на три основнг категорк 1) лужнг, 2) полгмерна електролгтна мембрана (PEM) i 3) твердооксиднг електролгзери (SOE) (рис. 1).
Твердооксиднг електролгзери (SOE), зазвичай, працюють при температург вище 500 °С, де вода зна-ходиться в газоподгбному станг, лужнг та PEM електролгзери працюють у дгапазонг низьких температур (зазвичай, нижче 100 °C), де вода - у станг ргдини [26]. Для двох технологгй - лужно! та PEM - вгдмгнностг виникають залежно вгд типу електролгту, який вико-ристовуеться: ргдкого (ггдроксид калгю) за викорис-тання лужно!' технологй' та твердо!' мембрани за використання електролгзергв PEM [27].
У лужних електролгзерах анодний г катодний електроди зануренг в ргдкий лужний електролгт, часто ггдроксид калгю. Дгафрагма проникна для OH- мгж двома електродами та використовуеться для подглу продукту газгв. У твердооксидних г PEM електро-лгзерах роль газосепаратора виконують, вгдповгдно, твердг електролгти: керамгка та полгмер.
Кожен з типгв електролгзу мае сво! переваги та недолгки (табл. 3), але всг три технологй' привабливг та перспективнг для застосування у сталгй енергети-цг. Лужний електролгз належним чином зарекомен-дував себе як ефективна комерцгйна технологгя з такими постачальниками, як De Nora SAP, Norsk Hydro, Electrolyzer Corp, Teledyne Energy Systems и General Electric [28].
Таблиця 2
Технiко-економiчнi показники рiзних процеав виробництва водню
Процес Джерело енергп Сировина Каттальна варткть (млн $ США) Вартiсть водню ($/кг)
БШ з ССБ Викопне паливо Природний газ 226,4 2,27
БШ без ССБ Викопне паливо Природний газ 180,7 2,08
6С з ССБ Викопне паливо Вугтля 545,6 1,63
6С без ССБ Викопне паливо Вугтля 435,9 1,34
ATR метану з ССБ Викопне паливо Природний газ 183,8 (а) 1,48
Метановий пiролiз Внутршньо-згенерована пара Природний газ - 1,59-1,70
Пiролiз бiомаси Внутршньо-згенерована пара Дерев'яна бюмаса 53,4-3,1(б) 1,25-2,20
Газифiкацiя бiомаси Внутршньо-згенерована пара Дерев'яна бюмаса 149,3-6,4 (с) 1,77-2,05
Прямий бюфотс^з Сонячна Вода + водорост 50 $/т2 2,13
Непрямий бiофотолiз Сонячна Вода + водорост 135 $/т2 1,42
Темне бродiння - Оргашчна бiомаса - 2,57
Фото-бродшня Сонячна Органiчна бiомаса - 2,83
Сонячний електролiз РУ Сонячна Вода 12,0-54,5 5,78-23,27
Сонячний тепловий електролiз Сонячна Вода 421,0-22,1(д) 5,10-10,49
Вiтровий електролiз Вйер Вода 504,8-499,6 (е) 5,89-6,03
Ядерний електролiз Ядерна Вода - 4,15-7,00
Ядерний термолiз Ядерна Вода 39,6-2107,6 (ж) 2,17-2,63
Сонячний термолiз Сонячна Вода 5,7-16,0 (з) 7,98-8,40
Фотоелектролiз Сонячна Вода - 10,36
Прим1тки:
(а) - базуеться на електростанцп потужтстю 600 МВт/год з каглтальною варт1стю $306,35 / кВт/год;
(б) - капитальна варткть 53,4 млн дол. вщповщае потужност заводу 72,9 тонн/добу; 3,1 млн дол. - 2,7 тонн/добу;
(с) - капитальна варткть 149,3 млн дол. вщповщае виробнич1й потужносп 139,7 тонн/добу; 6,4 млн дол. - 2 тонни/добу;
(д) - каттальна варткть 421 млн дол. вщноситься до електрол1зу електростанцп з продуктивною вироблення 38,4 тонни Н2 на добу; 22,1 млн дол. вщповщае технологи з продуктивного вироблення 1,4 тонни на добу;
(е) - варткть 504,8 млн дол. Передбачае сптьне виробництво електроенергп разом 1з воднем, тод1 як 499,6 млн дол. - це варткть лише виробництва водню;
(ж) - каттальна варт1сть 39,6 млн дол. вщповщае потужносп заводу Си-С1 7 тонн/добу; 2107,6 млн дол. - 583 тонни/добу виробництва заводу Б-!;
(з) - каттальна варткть 5,7 млн дол. вщповщае потужносп заводу 1,2 тонни/добу; 16 млн дол. - 6 тонн/добу виробництва. Джерело: узагальнено авторами на основ! [22-24].
За оцшками европейських експерпв, ринок елек-тролiзерiв в бС до 2030 р. зросте до 40 ГВт. За-гальне виробництво водню у 2030 р. прогнозу-ють 4,4 млн т, що етвалентно 173 ТВт -год, або 25% в1д загального попиту на водень в бС (665 ТВт -год), як наведено у «Воднш дорожнш карп бвропи» [29].
Деталiзуемо перспективи виробництва водню з використанням в^новлюваних джерел енерги та електролiзу.
Так, реалiзацiя концепцГ! переходу на викорис-тання «зеленого» водню залежить в^ низки факто-рiв, а саме: в1д енергетичного потенщалу в^новлюва-них джерел у даному регюш; вiд вартост основного
та допомiжного обладнання; в^д наявностi необйдно-го водного ресурсу в достатшх обсягах з урахуванням його вартосп; а також в1д вартостi земельних д1лянок для розмщення основного та допомiжного обладнання (рис. 2).
Своею чергою, ва щ фактори тiею чи шшою мь рою, безпосередньо або опосередковано в кшцевому рахунку впливають на варткть самого водню.
За оцшками европейських дослкнишв, у результата технолопчних розробок, з урахуванням масштабу та функци навченосп, низьких витрат на виробництво електроенергп з в^дновлюваних джерел та штегрування поновлюваних джерел з виробництвом
Лужний електрол1зер
Пол1мерний електрол1тний мембранний електрол1зер
Твердий оксидний електрол1зер
он-
La
н,
Анод (Ni, Co, Fe) \ Катод (Ni / C) Анод (Ir) \ Катод (Pt) Д1афрагма Пол1мерна мембрана
4OH" ^ 2H2O + 4e" + O2 4H2O + 4e-^ 4OH- + 2H2
2H2O ^ 4H+ + 4e- + O2 4H+ + 4e-^ 2H2
h2o
o2:
tm
H2
£
h20
1—i—T Анод (LSM) Катод (Ni / YSZ)
Керамка з оксиду
O2- ^ 1/2O2 + 2e H2O + 2e-^ H2 + O2
Джерело: складено за [26].
Рис. 1. Принципи роботи лужного, PEM i SOE електролiзу
Матриця переваг i недолiкiв PEM i SOE електролiзу
Таблиця 3
Лужний PEM
Переваги Нижче CAPEX / OPEX Зрта та перев1рена технолопя у po3Mipi дешь-кох МВт для стацюнарно! роботи Значний термш експлуатацп стека Короткий час вщгуку в динаммшй робот1 Стабтьний твердий електрол1т Належн значення показниш при частковм експлуатацп Високий рвень чистоти водню
Недолги Менш ст1йкий р1дкий електрол1т Необхщшсть очищення водню для кшцевих ц1лей Бтьш тривалий час вщклику Тривалий час холодного пуску Вища CAPEX / OPEX Менший термш експлуатацп штабеля Наявшсть металл платиново! групи Менш зр1ла та перев1рена технолопя для вико-ристання у мегаватному обладнанн
О О со
о ^
о
о о_ 1=
с
Джерело: складено на 0CH0Bi [28].
О
<
Ш
електроенергil та водню, все иде до того, що понов-люваний водень, що виробляеться електролiзерами, стане конкурентоспроможним з низьковуглецевих воднем до 2025 р. Передбачаеться, що низьковугле-цевий водень, отриманий i3 природного газу за допо-могою SMR (риформшгу з водяною парою) або ATR (автоматичного термiчного риформшгу) з викорис-танням CCS (уловлювання та збериання вуглецю), в бврош буде коштувати вiд 1,5 до 2,0 евро/кг [30].
У2025 р. поновлюваний водень стане конкурентоспроможним з низьковуглецевим воднем (1,5-2,0 евро/кг) або «арим» воднем з ураху-ванням щни на CO2 - 50 евро за тонну. Очшуеться, що у 2030 р. поновлюваний водень стане конкурен-
тоспроможним порiвняно iз «арим» воднем, з щною 1,0-1,5 евро/кг (табл. 4).
До передумов розвитку воднево! економши в^-носиться необх^дшсть вирiшення низки проблем: + техтчт проблеми, таи як стабкьшсть i на-
дiйнiсть паливних елементiв; + економiчнi проблеми, пов'язанi з витратами на системну iнтеграцiю та необхдну шфраструк-туру та забезпечення ланцюга постачання для великомасштабного виробництва, транспор-тування водню; + фiнансовi проблеми - пiдтримка технiчних стандартiв i правил.
Для реалiзацГi переходу на водневу економжу низка кра!н затвердили водневi стратег!!.
BapTicTb основного та допо1^жного обладнання
Операцшш витрати
Рис. 2. Фактори, як впливають на BapTicTb «зеленого» водню
Джерело: авторська розробка.
Таблиця 4
Прогнозы значення технiко-економiчних покaзникiв виробництва «зеленого» водню
Виробництво водню електро-лiзеpaми Каштальш витрати (евро/кВт) Операцшш витpaти/piк, % Ефектившсть системи Електроенерпя (4,000-5,000 год) (евро/МВт год) Водень (евро/кг)
2020-2025 рр. 300-600 1,5% 75-80% 25-50 1,5-3,0
2025-2030 рр. 250-500 1% 80-82% 15-30 1,0-2,0
До 2050 р. < 200 < 1% > 82% 10-30 0,7-1,5
Джерело: складено на 0CH0Bi [30].
европа та Швшчна Америка вiдiграють важ-ливу роль у просуванш воднево! економiки. Зростають iнвестицГi у водневу шфраструк-туру у зв'язку зi швидкою популяризацieю в^дновлю-ваних джерел енерги в бврош, щоб реалiзувати сво! амбпш цiлi щодо скорочення викидiв С02. Китай та Iндiя також беруть участь у досл^женнях i роз-робках у сферi водневих технологш та планують впроваджувати водневi станци. Незважаючи на те, що Япошя зберiгаe обмежений i стаб1льний масштаб ринку, що становить близько 100 млрд дол., вона мае найвищий рiвень популяризаци воднево! шфра-структури. За прогнозом, у 2050 р. бвропа, Пiвнiчна Америка та Китай стануть основними ринками вод-ню, з охопленням близько 60% свтового ринку. За ними, зпдно з прогнозами, йтимуть Iндiя та Японiя. Ц кра!ни розробили спецiальну стратегiю та полiти-ку для просування технолопчних iнновацiй та роз-витку ринку [32].
На наш погляд, детального розгляду заслугову-ють стратег!! Япони, Нiмеччини та 6С загалом.
В^пов^дно до Стратегiчного енергетичного плану Япони, який був опублкований у 2014 р., пе-редбачаеться, що впровадження воднево! економiки в Япон!! забезпечить стабкьне енергопостачання, пiдвищить економiчну ефектившсть, адаптуеться до
полiпшення стану навколишнього середовища та шд-вищить piBeHb енергетично! безпеки.
Прогнозуеться, що воднева економша спри-ятиме пiдвищенню енергетично! безпеки. В Япон!! транспортний сектор споживае близько 1/5 нацю-нального енергоспоживання, що забезпечуеться за рахунок нафти та нафтопродукпв. З популяризащею FCV нафтопродукти, iмпортованi з шших нестабкь-них регiонiв, будуть замщеш водневим паливом, що iмпортуеться зi стабiльних регiонiв.
Популяризацiя когенерац!! водню надасть змогу шдвищити рiвень ефективносп використання енер-г!!, особливо виробництво водню з використанням CCS може забезпечити енергопостачання без CO2. Вважаеться, що воднева енерпя знижуе негативний вплив на навколишне середовище.
Одшею з характерних рис полiтики просування водневих технологш в Япон!! е широке системне сшвроби'ництво мiж урядом, промисловiстю та до-слiдницькими секторами для розробки технологш та сприяння популяризаци воднево! економши.
Розроблена технолопчна карта Япон!! - просування воднево! економки. До 2030-х рр. Япошя буде реалiзовувати шновацшну водневу економiку без CO2, завдяки якiй японське суспiльство зможе досягти стшкого економiчного зростання, викорис-
товуючи активний експорт i передачу технологш у сферi воднево! енергетики [34]. Для досягнення ще!' мети «воднева» економiка була вiдзначена в Стратеги активГзац!! Япон!! [33]. Японiя плануе вивести на ри-нок до 2030 р. 5,3 млн побутових паливних елеменпв, а також популяризувати FCV i водневi станц!! з де-регуляцiею в1дпов!дно!' полiтики з метою забезпечен-ня чистого та економiчного енергопостачання [31]. Водень визначаеться як важлива вторинна енерпя поряд з електрикою та теплом, у зв'язку з чим уряд почав розробку дорожньо! карти для огляду розвитку та впровадження технологш для виробництва водню. Дорожня карта направлена на реалiзацiю трьох ета-шв реалГзац!! воднево! економiки:
1. (2015 р. -...): активна популяризация вико-ристання водню. Використання стацiонарних паливних елеменйв i значне розширення FCV для того, щоб Япошя посiла лiдируюче мiсце на свковому ринку водневих i паливних елеменпв.
2. (2025 р. -...): повтстю впровадити вироб-ництво водню, створити розширену шфраструк-туру для постачання водню. 3i збкьшенням потреби у водш просувати використання водневих технологш у сферi енерг!!, щоб водень з електрикою i теплом став трьома основними формами вторинно! енерг!!.
3. (2040 р. -...): створення систем подачi водню без використання CO2. Шляхом об'еднання CCS у виро6ництвГ водню та використанш вiдновлюваних джерел енерги, в щлому, створення системи подачi водню без CO2.
Дорожня карта була переглянута у 2016 р., план популяризац!! водневих технологш набув прискорен-ня, а щльова цiна та кГлькГсть вироблено! продукц!! були визначенi [31].
Hiмецька нацiональна воднева стратегiя пе-редбачае досягнення мети нейтральност парникових газГв i виконання мiжнародних зобов'язань за рахунок переходу на «водневу» еко-номГку. У нш передбачено створення можливостГ для встановлення водню як варiанта декарбошза-цГ1. З точки зору Федерального уряду, ильки водень, який був отриманий на основГ вГдновлюваних джерел енерг!! («зелений» водень) е стшким у довгостроко-вГй перспектив!. Тому метою Федерального уряду е використання «зеленого» водню для шдтримки швидкого зростання ринку. Передбачаеться, що гло-бальний та европейський ринки водню з'являться в найближч! десять роив. На цьому ринку також буде продаватися CO2 - нейтральний (наприклад, «синш» або «бГрюзовий») водень.
У стратеги зазначено, що Федеральний уряд ¡з самого початку усвГдомлював можливостГ водневих технологш. Так, наприклад, у рамках Нацюнально'! шновацшно! програми «Водень i технологш паливних елементш» (2006-2016 рр.) було схвалено фшансуван-ня на суму близько 700 млн евро, а на перюд з 2016 по
2026 рр. обсяг фшансування складе до 1,4 млрд евро. КрГм того, прикладш фундаментальш дослГдження, пов'язаш ¡з «зеленим» воднем, як е частиною програми «Енергетичного та КлГматичного фонду» в пе-рюд з 2020 по 2023 рр., будуть профшансоваш на суму 310 млн евро, подальше розширення фшансування призначене для прикладних енергетичних дослГджень i змщнення водневих технологш на суму 200 млн евро з 2020 по 2023 рр. Також на «Реальш лаборатор!! енер-гетичного переходу» з 2020 по 2023 рр. заплановано 600 млн евро. У рамках Нацюнально! програми декар-бошзацГ! передбачено швестици в технолог!! та велиш промисловГ пГдприемства; сприяння тому, щоб вико-ристовувати водень для декарбонГзац!! виробничих процеав, на що плануеться видкити з 2020 по 2023 рр. бкьше 1 млрд евро. 1ншГ програми з просування використання водню у промисловому виробництв! для запобиання викидГв CO2 в основш галуз! промисло-вост! стосуються шдтримки промислових швестицш у воднев! технолог!!. До того ж, пакет коалщшного комитету на майбутне в!д 3 червня 2020 р. передбачае додатков! 7 млрд евро для запуску ринку водневих технологш у Шмеччиш та ще 2 млрд евро для м!жна-родного партнерства. Це засоби, фактично доступш для цього, - вГдповГдш програми е результатом вГдпо-вГдних бюджетних статей.
У нащональнш водневГй стратег!! НГмеччини сформовано так! цш:
•f взяти на себе глобальну вГдповкальшсть; •f зробити водень конкурентоспроможним; f розвинути «внутршнш ринок» для водневих технологГй у Шмеччиш, пГдготувати способи для ¡мпорту (Федеральний уряд вбачае потребу у водш приблизно вГд 90 до 110 ТВт • год до 2030 р. Щоб задовольнити цю потребу, до 2030 р. у Шмеччиш будуть встановлеш елек-тростанц!! потужшстю до 5 ГВт. Загальна про-дуктивнГсть, включаючи необхГдне морське та берегове вироблення енерг!!, вГдповГдае ви-робництву «зеленого» водню до 14 ТВт • год. При цьому потрГбний обсяг вГдновлювано! електроенерг!! - до 20 ТВт • год за 4000 годин повного навантаження i середнш ефектив-ност! електролГзних установок 70%.); f встановити водень як альтернативне джерело енерг!!;
f зробити водень стшкою сировиною для про-мисловост!;
f забезпечити подальший розвиток транспорт-
но! та розпод!льчо!' ¡нфраструктур; f просувати науку, готувати фах1вщв; f розробити та супроводжувати процеси транс-формац!!;
f змГцнити економГку НГмеччини та забезпечити можливостГ для глобального ринку для шмецьких компанш;
+ встановити мiжнароднi ринки та партнерства для водню;
+ розглядати глобальну спiвпрацю як можли-вiсть;
+ забезпечити якiсну iнфраструктуру для ви-робництва, транспортування, зберiгання i ви-користання водню; + постiйно вдосконалювати базовi умови та впроваджувати поточнi розробки.
Також у стратеги значну увагу придкено таким напрямам:
+ статус-кво та очiкуваний розвиток для водню
та його пох!дних; f генерацiя водню; + промисловiсть; f транспорт i вiйськовi технолог!!; • ринок опалення;
f водень як проект европейсько! сп!льноти; f м!жнародна торпвля;
f транспортна та розпод!льча шфраструктури
всередин! кра!ни та за кордоном; f досл!дження, освт та шновац!!.
У данш стратег!! також детально розписано «покроковий план дш», що передбачае 38 пункпв, де передбачено створення кер!вного органу - «Нацю-нально! Воднево! Ради» [35].
Для обмшу шформащею та сприяння переходу на «зелений» водень була запущена платформа «Воднева долина» - глобальна платформа для обм!ну шформащею, розроблена Сп!льним шдприемством з паливних елеменпв i водневому з'еднанню для шд-тримки держав - члешв М!с!! Innovation IC8.
I! мета - сприяти появ! та реал!зац!! пров!дних водневих проекпв («водневих долин») ! п!двищувати пошформовашсть серед пол!тик!в, тим самим сприяти переходу на еколопчно чисту енергш [31]. Платформа буде надавати актуальну шформацш про кну-юч! проекти воднево! «долини», надаючи при цьому р!зт !нструменти тдтримки для розробки, реал!зац!! проект!в ! сприяння взаемод!!.
Потр!бно в!дзначити, що 08.07.2020 р. европей-ською сп!льнотою була прийнята нова водне-ва стратега 6С разом з! стратег!ею штеграц!! енергосистеми [36]. У н1й передбачено, що в ште-грован!й енергетичн!й систем! водень може сприяти декарбон!зац!! промисловост!, транспорту, вироб-ництва електроенерг!! та буд!вель по вс!й бврош. У воднев!й стратег!! 6С передбачено перетворити по-тенц!ал у реальн!сть за рахунок !нвестиц!й, регулю-вання, створення ринку та наукових досл!джень та !нновац!й.
Водень може бути джерелом енерг!! для секто-р!в, як! не п!дходять для електриф!кац!!, та забезпе-чувати збер!гання для балансування зм!нних поток!в в!дновлювано! енерг!!, але цього можна досягти ткь-ки за допомогою скоординованих д!й м!ж держав-
ним i приватним секторами на рiвнi 6С. Прiорите-том е розробка поновлюваного водню, виробленого, в основному, з використанням енерг!! виру та Сонця. Проте в коротко- та середньостроковш перспективах необх^дш iншi форми використання водню для швид-кого скорочення викидiв i тдтримки розвитку ринку.
Такий переход потребуе поетапного шдходу:
1. У перюд з 2020 р. по 2024 р. буде шдтримува-тися установка як мШмум 6 ГВт поновлюва-них електролiзерiв водню в 6С i виробництво до 1 млн т поновлюваного водню.
2. У перюд з 2025 р. по 2030 р. водень повинен стати невк'емною частиною нашо! штегрова-но! енергетично! системи, в якiй щонайменше 40 ГВт поновлюваних електролiзерiв водню та виробництво до 10 млн т поновлюваного водню в 6С.
3. З 2030 р. по 2050 р. поновлюваш водневi технолог!! мають досягти зркост та бути роз-горнуп в широких масштабах у вах вуглеце-вих секторах.
Для сприяння реалiзац!! цiе! Стратег!! Ком^ створюе бвропейський альянс чистого водню з лидерами галузi, громадянським суспкьством, мiнiстрами на нацiональному та регюнальному рiвнях та бвро-пейським швестицшним банком. Альянс створить швестицшний трубопровiд для розширення виробни-цтва та тдтримае попит на чистий водень в 6С [36].
Щоб зосередити пiдтримку на найчистiших з доступних технологш, Комiсiя буде працювати над впровадженням загальних стандарпв, термшологп та сертифiкац!!, заснованих на викидах вуглецю про-тягом життевого циклу, закршлених в iснуючому клiматичному та енергетичному законодавствах ^ вiдповiдно, до таксоном!! 6С для стiйких швестицш. Комiсiя запропонуе полiтичнi та нормативы заходи для забезпечення впевненостi iнвесторiв, сприяння поглинанню водню, розвитку необхкно! iнфраструк-тури та логiстичних мереж, адаптац!! iнструментiв планування iнфраструктури та шдтримки iнвестицiй.
ВИСНОВКИ
Дослiдження свкових тенденцiй, доповiдей провiдних органiзацiй, законодавчо! бази розвине-них кра!н надае змогу стверджувати про те, що вико-ристання водню е перспективним низьковуглецевим енергетичним ршенням на стратепчну перспективу. Вже розроблеш основнi елементи системи забезпечення воднем споживачiв як промисловосп, так i опосередковано домашшх господарств. Виявлено, що виробництво водню дощльно з тiсним поеднанням ще! технолог!! з iншими технолошми вiдновлювано! та класично! енергетики. Основш споживачi воднево! енергетики на сьогодш зосередженi в енергетичнiй i транспортнш сферах. Для еколог!! важливо враху-вати те, з якого саме водню - «арого» чи «зеленого» - буде використовуватися енерпя, адже сталий
розвиток передбачае використання большою м!рою низьковуглецево! енергетики. Техн!ко-економ!чн! по-казники технологш виробництва водню показують доц!льн!сть розвитку цих технолог!й у промислових масштабах на засадах розподкеного та централ!зова-ного виробничих шлях!в.
Основними гравцями на ринку водню можуть бути бвропа та П!вн!чна Америка, Япон!я, Китай, 1н-д!я. Воднева економ!ка для цих кра!н ! рег!он!в може сприяти шдвищенню р!вня енергетично'! безпеки. В Япон!!, Н!меччини та !нших кра!нах вже прийнято програми розвитку воднево'! економ!ки на державному р!вн!.
Досл!дження доступних !нформац!йних джерел надало можлившть стверджувати про те, що Украша також може брати активну участь у розробц! та ви-користанн! перспективних водневих технологш. ■
Л1ТЕРАТУРА
1. Eichman J., Townsend A., Melaina M. Economic Assesse ment of Hydrogen Technologies Participating in California Electricity Markets. URL: https://www.nrel.gov/ docs/fy16osti/65856.pdf
2. Kharel S., Shabani B. Hydrogen as a Long-Term Large-Scale Energy Storage Solution to Support Renewables. Energies. 2018. Vol. 11. No. 10.
DOI: https://doi.org/10.3390/en11102825
3. Shabani B., Andrews J. Hydrogen and fuel cells // Energy Sustainability through Green Energy. New Delhi : Springer, 2015. P. 453-491.
4. Glenk G., Reichelstein S. Economics of converting renewable power to hydrogen. Nature Energy. 2019. Vol. 4. No. 3. P. 216-222.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-019-0326-1
5. Brandon N. P., Kurban Z. Clean energy and the hydrogen economy. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2017. Vol. 375. Issue 2098.
DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2016.0400
6. Кулик О. П., Чернышев Л. И. Основные направления развития водородной энергетики (Обзор) : препринт. Киев, 2013. 40 с. URL: http://www.materials. kiev.ua/hydrogen_2011-2015/obzor1.pdf
7. Цыганков А. А. Получение водорода биологическим путем. Российский химический журнал. 2006. Т. 50. № 6. С. 26-33.
8. Young J. L., Doscher H., Turner J. A., Deutsch T. G. Reversible GaInP2 Surface Passivation by Water Adsorption: A Model System for Ambient-Dependent Photoluminescence. The Journal of Physical Chemistry C. 2016. Vol. 120. Issue 8. P. 4418-4422.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b12498
9. Doscher H. et al. Solar-to-hydrogen efficiency: shining light on photoelectrochemical device performance. Energy & Environmental Science. 2016. Vol. 9. Issue 1. P. 74-80.
DOI: 10.1039/C5EE03206G
10. Кудря С. О., Морозов Ю. П., Кузнецов М. П. Дослн дження i оптимвацт систем отримання водню шляхом застосування електролву води з викорис-
TaHHaM eHeprii BiTpy, coHanHo! paflia^i Ta reoTep-ManbHo! eHeprii // OyHflaMeHTanbHi acneKTU BiflHOB-nioBaHO-BOflHeBoi' eHepreTUKU i nanuBHO-KOMipnaHux TexHonorii/i : MOHorpa^ia / 3ar. peg. 10. M. ConoHiHa. KU'I'B : KIM, 2018. C. 3-14.
11. Kygpa C. 0., Mopo3oB O. n., Ky3He^DB M. n. 0Tpu-
MaHHa BoflHo 3 3acracyBaHHSM BiTpoeneKTpunHux
ycTaHoBoK // BogeHb B anbTepHaTMBHii eHepreTi^i Ta HoBiTHix TexHonoriax : MoHorpa^ia / 3ar. peg. B. B. Cko-poxoga, O. M. ConoHiHa. KuiB : KIM, 2015. C. 98-105.
12. Chi J., Yu H. Water electrolysis based on renewable ene ergy for hydrogen production. Chinese Journal of Catalysis. 2018. Vol. 39. Issue 3. P. 390-394.
DOI: https://doi.org/10.1016/S1872-2067(17)62949-8
13. Sapountzi F. M. et al. Electrocatalysts for the generation of hydrogen, oxygen and synthesis gas. Progress in Energy and Combustion Science. 2017. Vol. 58. P. 1-35.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pecs.2016.09.001
14. Moller K. T., Torben R.Jensen T. R., Akiba E., Li H.-W. Hy-drogen-A sustainable energy carrier. Progress in Natural Science: Materials International. 2017. Vol. 27. Issue 1. P. 34-40.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pnsc.2016.12.014
15. Glenk G., Reichelstein S. Synergistic Value in Vertically Integrated Power-to-Gas Energy Systems. Production and Operations Management. 2020. Vol. 29. Issue 3. P. 526-546.
DOI: https://doi.org/10.1111/poms.13116
16. Ball M., Weeda M. The hydrogen economy - vision or reality? International Journal of Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40. Issue 25. P. 7903-7919.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.ijhydene.2015.04.032
17. Dou Y. et al. Opportunities and future challenges in hydrogen economy for sustainable development // Hydrogen Economy. Chapter 10. Academic Press, 2017. P. 277-305.
DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811132-1.00010-9
18. Kothari R., Buddhi D., Sawhney R. L. Comparison of environmental and economic aspects of various hydrogen production methods. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2008. Vol. 12. Issue 2. P. 553-563. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.rser.2006.07.012
19. Afgan N. H., Carvalho M. G. Sustainability assessment of hydrogen energy systems. International Journal of Hydrogen Energy. 2004. Vol. 29. Issue 13. P. 1327-1342. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.ijhydene.2004.01.005
20. Bossel U. Does a Hydrogen Economy Make Sense? Proceedings of the IEEE. 2006. Vol. 94. Issue 10. P. 18261837.
DOI: 10.1109/JPROC.2006.883715
21. Dagdougui H., Sacile R., Bersani Ch., Ouammi A. Hydrogen Infrastructure for Energy Applications: Production, Storage, Distribution and Safety. Academic Press, 2018. 166 p.
DOI: https://doi.org/10.1016/C2016-0-03214-X
22. Nikolaidis P., Poullikkas A. A comparative overview of hydrogen production processes. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 67. P. 597-611. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.rser.2016.09.044
23. Kayfeci M., Ke$eba§ A., Bayat M. Hydrogen production // Solar Hydrogen Production. Academic Press, 2019. P. 45-83.
24. Levin D. B., Chahine R. Challenges for renewable hydrogen production from biomass. International Journal of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35. Issue 10. P. 4962-4969. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.08.067
25. EhretO., Bonhoff K. Hydrogen as a fuel and energy storage: Success factors for the German Energiewende. International Journal of Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40. Issue 15. P. 5526-5533.
DOI: https://doi.org/10.10167j.ijhydene.2015.01.176
26. Sapountzi F. M. et al. Electrocatalysts for the generation of hydrogen, oxygen and synthesis gas. Progress in Energy and Combustion Science. 2017. Vol. 58. P. 1-35.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pecs.2016.09.001
27. Matute G., Yusta J. M., Correas L. C. Techno-economic modelling of water electrolysers in the range of several MW to provide grid services while generating hydrogen for different applications: A case study in Spain applied to mobility with FCEVs. International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Issue 33. P. 1743117442.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.ijhydene.2019.05.092
28. Zeng K., Zhang D. Recent progress in alkaline water electrolysis for hydrogen production and applications. Progress in Energy and Combustion Science. 2010. Vol. 36. Issue 3. P. 307-326.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pecs.2009.11.002
29. Hydrogen Roadmap Europe: A Sustainable Pathway for the European Energy Transition. 2019. 70 p. URL: https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/Hydro-gen%20Roadmap%20Europe_Report.pdf
30. Path to Hydrogen Competitiveness: A Cost Perspective / Hydrogen Council: Brussels, Belgium. 2020. 79 p. URL: https://hyd rogencou nci l.com/wp-content/u p-loads/2020/01/Path-to-Hydrogen-Competitiveness_ Full-Study-1.pdf
31. Launch of the Hydrogen Valley Platform - 2020. URL: https://www.fch.europa.eu/news/launch-hydrogen-valley-platform
32. Hydrogen from Renewable Power. Technology Outlook for the Energy Transition. September 2018. 52 p. URL: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/ Agency/Publication/2018/Sep/IRENA_Hydrogen_ from_renewable_power_2018.pdf
33. Harada M., Ichikawa T., Takagi H., Uchida H. Building a hydrogen infrastructure in Japan // Compendium of Hydrogen Energy. Vol. 4 : Hydrogen Use, Safety and the Hydrogen Economy. Woodhead Publishing Series in Energy, 2016. P. 321-335.
DOI: https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-364-5.00014-2
34. Nagashima M. Japan's Hydrogen Strategy and its Economic and Geopolitical Implications. IFRI, 2018. 75 p. URL: https://www.ifri.org/sites/default/files/atoms/ files/nagashimajapan_hydrogen_2018_.pdf
35. BMWi - Die Nationale Wasserstoffstrategie. Retrieved, 2020. URL: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Pub-likationen/Energie/die-nationalewasserstoffstrategie. html
36. Powering a climate-neutral economy: Commission sets out plans for the energy system of the future and clean hydrogen / European Commission. 8 July 2020. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/ en/ip_20_1259?fbclid=IwAR3HrnWmhaO0BDEXbTBJ DFVBnQBqM9evhn8Cd6mr4WnBZir-LUf3ccbl6bg
REFERENCES
Afgan, N. H., and Carvalho, M. G. "Sustainability assessment of hydrogen energy systems". International Journal of Hydrogen Energy, vol. 29, no. 13 (2004): 1327-1342. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.01.005 "BMWi - Die Nationale Wasserstoffstrategie". Retrieved, 2020. https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publika-tionen/Energie/die-nationalewasserstoffstrategie.html Ball, M., and Weeda, M. "The hydrogen economy - vision or reality?" International Journal of Hydrogen Energy, vol. 40, no. 25 (2015): 7903-7919. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.04.032 Bossel, U. "Does a Hydrogen Economy Make Sense?" Proceedings of the IEEE, vol. 94, no. 10 (2006): 1826-1837. DOI: 10.1109/JPR0C.2006.883715 Brandon, N. P., and Kurban, Z. "Clean energy and the hydrogen economy". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 375, no. 2098 (2017). DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2016.0400 Chi, J., and Yu, H. "Water electrolysis based on renewable energy for hydrogen production". Chinese Journal of Catalysis, vol. 39, no. 3 (2018): 390-394. DOI: https://doi.org/10.1016/S1872-2067(17)62949-8 Dagdougui, H. et al. Hydrogen Infrastructure for Energy Applications: Production, Storage, Distribution and Safety. Academic Press, 2018.
DOI: https://doi.org/10.1016/C2016-0-03214-X Doscher, H. et al. "Solar-to-hydrogen efficiency: shining light on photoelectrochemical device performance". Energy & Environmental Science, vol. 9, no. 1 (2016): 74-80. DOI: 10.1039/C5EE03206G Dou, Y. et al. "Opportunities and future challenges in hydrogen economy for sustainable development". In Hydrogen Economy. Chapter 10, 277-305. Academic Press, 2017.
DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811132-1.00010-9
Ehret, O., and Bonhoff, K. "Hydrogen as a fuel and energy storage: Success factors for the German Energiewende". International Journal of Hydrogen Energy, vol. 40, no. 15 (2015): 5526-5533. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.ijhydene.2015.01.176 Eichman, J., Townsend, A., and Melaina, M. "Economic Assessment of Hydrogen Technologies Participating in California Electricity Markets". https://www.nrel.gov/ docs/fy16osti/65856.pdf Glenk, G., and Reichelstein, S. "Economics of converting renewable power to hydrogen". Nature Energy, vol. 4, no. 3 (2019): 216-222.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-019-0326-1 Glenk, G., and Reichelstein, S. "Synergistic Value in Vertically Integrated Power-to-Gas Energy Systems". Production and Operations Management, vol. 29, no. 3 (2020): 526-546.
DOI: https://doi.org/10.1111/poms.13116 "Hydrogen from Renewable Power. Technology Outlook for the Energy Transition. September 2018". https:// www.irena.org/Vmedia/Files/IRENA/Agency/Publica-tion/2018/Sep/IRENA_Hyd rogen_from_renewable_ power_2018.pdf
o o
O ^
o
o
Q_
1= <
o
<
s
U
"Hydrogen Roadmap Europe: A Sustainable Pathway for the European Energy Transition". 2019. https://www. fch.europa.eu/sites/default/files/Hydrogen%20Road-map%20Europe_Report.pdf Harada, M. "Building a hydrogen infrastructure in Japan". Compendium of Hydrogen Energy, vol. 4 : Hydrogen Use, Safety and the Hydrogen Economy. Woodhead Publishing Series in Energy (2016): 321-335. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-364-5.00014-2
Kayfeci, M., Kecebas, A., and Bayat, M. "Hydrogen production". In Solar Hydrogen Production, 45-83. Academic Press, 2019.
Kharel, S., and Shabani, B. "Hydrogen as a Long-Term Large-Scale Energy Storage Solution to Support Re-newables". Energies, vol. 11, no. 10 (2018). DOI: https://doi.org/10.3390/en11102825 Kothari, R., Buddhi, D., and Sawhney, R. L. "Comparison of environmental and economic aspects of various hydrogen production methods". Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 12, no. 2 (2008): 553-563. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.rser.2006.07.012 Kudria, S. O., Morozov, Yu. P., and Kuznietsov, M. P. "Doslid-zhennia i optymizatsiia system otrymannia vodniu shl-iakhom zastosuvannia elektrolizu vody z vykorystan-niam enerhii vitru, soniachnoi radiatsii ta heotermal-noi enerhii" [Research and Optimization of Hydrogen Production Systems by Applying Water Electrolysis Using Wind Energy, Solar Radiation and Geothermal Energy]. In Fundamentalni aspekty vidnovliuvano-vod-nevoi enerhetyky i palyvno-komirchanykh tekhnolohii, 3-14. Kyiv: KIM, 2018. Kudria, S. O., Morozov, Yu. P., and Kuznietsov, M. P. "Otrymannia vodniu z zastosuvanniam vitroelektrych-nykh ustanovok" [Obtaining Hydrogen Using Wind Turbines]. In Voden v alternatyvnii enerhetytsi ta novit-nikh tekhnolohiiakh, 98-105. Kyiv: KIM, 2015. Kulik, O. P., and Chernyshev, L. I. "Osnovnyye napravleniya razvitiya vodorodnoy energetiki (Obzor)" [The Main Directions of Development of Hydrogen Energy (Review)]. Kyiv, 2013. http://www.materials.kiev.ua/hy-drogen_2011-2015/obzor1.pdf "Launch of the Hydrogen Valley Platform - 2020". https:// www.fch.europa.eu/news/launch-hydrogen-valley-platform
Levin, D. B., and Chahine, R. "Challenges for renewable hydrogen production from biomass". International Journal of Hydrogen Energy, vol. 35, no. 10 (2010): 49624969.
DOI: https://doi.org/10.1016/jj.ijhydene.2009.08.067 Matute, G., Yusta, J. M., and Correas, L. C."Techno-economic modelling of water electrolysers in the range of seve-
ral MW to provide grid services while generating hydrogen for different applications: A case study in Spain applied to mobility with FCEVs". International Journal of Hydrogen Energy, vol. 44, no. 33 (2019): 17431-17442. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.ijhydene.2019.05.092 Moller, K. T. et al. "Hydrogen-A sustainable energy carrier". Progress in Natural Science: Materials International, vol. 27, no. 1 (2017): 34-40. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pnsc.2016.12.014 Nagashima, M. "Japan's Hydrogen Strategy and its Economic and Geopolitical Implications". IFRI, 2018. https://www.ifri.org/sites/default/files/atoms/files/na-gashima_japan_hydrogen_2018_.pdf Nikolaidis, P., and Poullikkas, A. "A comparative overview of hydrogen production processes". Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 67 (2017): 597-611. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.rser.2016.09.044 "Path to Hydrogen Competitiveness: A Cost Perspective". Hydrogen Council: Brussels, Belgium. 2020. https:// hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2020/01/ Path-to-Hydrogen-Competitiveness_Full-Study-1.pdf "Powering a climate-neutral economy: Commission sets out plans for the energy system of the future and clean hydrogen". European Commission. 8 July 2020. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/ en/ip_20_1259?fbclid=IwAR3HrnWmhaO0BDEXbTBJ DFVBnQBqM9evhn8Cd6mr4WnBZir-LUf3ccbl6bg Sapountzi, F. M. et al. "Electrocatalysts for the generation of hydrogen, oxygen and synthesis gas". Progress in Energy and Combustion Science, vol. 58 (2017): 1-35. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pecs.2016.09.001 Sapountzi, F. M. et al. "Electrocatalysts for the generation of hydrogen, oxygen and synthesis gas". Progress in Energy and Combustion Science, vol. 58 (2017): 1-35. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pecs.2016.09.001 Shabani, B., and Andrews, J. "Hydrogen and fuel cells". In Energy Sustainability through Green Energy, 453-491. New Delhi: Springer, 2015. Tsygankov, A. A. "Polucheniye vodoroda biologicheskim putem" [Obtaining Hydrogen by Biological Means]. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal, vol. 50, no. 6 (2006): 26-33.
Young, J. L. et al. "Reversible GaInP2 Surface Passivation by Water Adsorption: A Model System for Ambient-Dependent Photoluminescence". The Journal of Physical Chemistry C, vol. 120, no. 8 (2016): 4418-4422. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b12498 Zeng, K., and Zhang, D. "Recent progress in alkaline water electrolysis for hydrogen production and applications". Progress in Energy and Combustion Science, vol. 36, no. 3 (2010): 307-326. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.pecs.2009.11.002
BI3HECIHQOPM № 8 '2020
www.business-inform.net
