Воднева енергетика: світовий та український аспекти
Saved in:
| Published in: | Вісник НАН України |
|---|---|
| Date: | 2025 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206284 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Воднева енергетика: світовий та український аспекти / І.Ю. Завалій // Вісник Національної академії наук України. — 2025. — № 6. — С. 24-27. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-206284 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Завалій, І.Ю. 2025-09-05T11:12:48Z 2025 Воднева енергетика: світовий та український аспекти / І.Ю. Завалій // Вісник Національної академії наук України. — 2025. — № 6. — С. 24-27. — укр. 1027-3239 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206284 https://doi.org/10.15407/visn2025.06.024 uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України Загальні збори НАН України Воднева енергетика: світовий та український аспекти Hydrogen energy: global and Ukrainian aspects (speech at the session of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти |
| spellingShingle |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти Завалій, І.Ю. Загальні збори НАН України |
| title_short |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти |
| title_full |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти |
| title_fullStr |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти |
| title_full_unstemmed |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти |
| title_sort |
воднева енергетика: світовий та український аспекти |
| author |
Завалій, І.Ю. |
| author_facet |
Завалій, І.Ю. |
| topic |
Загальні збори НАН України |
| topic_facet |
Загальні збори НАН України |
| publishDate |
2025 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Вісник НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Hydrogen energy: global and Ukrainian aspects (speech at the session of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025) |
| issn |
1027-3239 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206284 |
| citation_txt |
Воднева енергетика: світовий та український аспекти / І.Ю. Завалій // Вісник Національної академії наук України. — 2025. — № 6. — С. 24-27. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT zavalíiíû vodnevaenergetikasvítoviitaukraínsʹkiiaspekti AT zavalíiíû hydrogenenergyglobalandukrainianaspectsspeechatthesessionofthegeneralmeetingofthenationalacademyofsciencesofukraineapril302025 |
| first_indexed |
2025-11-25T21:31:31Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:31:31Z |
| _version_ |
1850558544250667008 |
| fulltext |
24 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2025. (6)
ВОДНЕВА ЕНЕРГЕТИКА:
СВІТОВИЙ ТА УКРАЇНСЬКИЙ
АСПЕКТИ
Шановний Анатолію Глібовичу!
Шановні колеги!
Мій виступ присвячено одному з пріоритетних напрямів роз-
витку науки, про який було згадано і у звітній доповіді прези-
дента НАН України про діяльність Академії в поточному році,
і у виступі заступниці Міністра з питань стратегічних галузей
промисловості України. Йдеться про водневу енергетику, тобто
про вироблення енергії, яке ґрунтується на спалюванні (окис-
ненні) водню.
Останнім часом у світі все частіше лунає це словосполучен-
ня — воднева енергетика. Причиною зростання інтересу до цьо-
го напряму є виклики, які сьогодні постають перед людством.
Насамперед — це глобальне потепління. Достатньо подивити ся
на графік зростання середньорічної температури на планеті і
порівняти поточні дані з середнім значенням за період з 1860 р.,
тобто відколи ведуться такі спостереження, — на сьогодні ця
різниця становить уже 1,6 °С. І це незважаючи на колосальні зу-
силля світу й величезні фінансові вкладення в декарбонізацію
і зменшення викидів парникових газів, що утворюються при
спалюванні викопних видів палива.
В аналітичних матеріалах, покладених в основу Європейсько-
го зеленого курсу — політичної ініціативи Європейської комісії,
що має на меті зробити європейський континент кліматично
нейтральним до 2050 р., — критичною позначкою визначено
підвищення середньорічної температури на планеті на більш як
1,5 °С (чого ми вже досягли), а збільшення температури на 2,0 °С
вважається катастрофічним, оскільки може призвести до різкого
танення льодовиків і вивільнення з них великих обсягів CO2.
Звісно, наслідки кліматичних змін передбачати складно, але
переважна більшість прогнозів є дуже невтішними. Тому сьо-
годні у світі домінують два основні напрями боротьби з глобаль-
ним потеплінням: перший — це декарбонізація, або зменшення
викидів CO2 в промисловості, на транспорті, в комунальному
ЗАВАЛІЙ
Ігор Юліянович —
академік НАН України,
завідувач відділу водневих
технологій та матеріалів
альтернативної енергетик и
Фізико-механічного інституту
імені Г.В. Карпенка НАН
України
doi: https://doi.org/10.15407/visn2025.06.024ВИСТУПИ
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2025, № 6 25
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
господарстві, будівництві тощо, а другий на-
прям — розвиток альтернативної енергетики.
А во днева енергетика, власне, і є одним із видів
альтернативної енергетики, оскільки не вико-
ристовує викопні види палива.
Інтерес до водню у світі зростає через те, що
він є одним з найперспективніших альтерна-
тивних видів палива майбутнього. По-перше,
водень має теплотвірну здатність 142 МДж/кг,
що більш як удвічі перевищує цей показник
для поширених видів викопного палива, таких
як метан, пропан, етанол, метанол, бензин, ди-
зель тощо (рис. 1), а по-друге, при спалюванні
водню не утворюються ані парникові гази, ані
інші шкідливі речовини, а єдиним продуктом
згоряння є вода.
Розвиток водневої енергетики потребує роз-
роблення і впровадження нових ефективних
процесів, спрямованих на: 1) одержання вод-
ню; 2) зберігання й транспортування водню;
3) використання (спалювання) водню.
Саме таким розробкам і була присвячена
цільова комплексна програма наукових дослі-
джень НАН України «Фундаментальні аспекти
відновлювано-водневої енергетики та палив-
но-комірчаних технологій», що діяла до почат-
ку широкомасштабної воєнної агресії РФ. Під
час війни цю програму довелося закрити, од-
нак залишилася підтримка розвитку водневої
енергетики в рамках відомчої тематики НАН
України, проєктів Національного фонду дослі-
джень України, програми НАТО «Партнерство
заради миру» та рамкової програми «Горизонт
Європа».
Очевидно, найбільш відчутний ефект від
впровадження альтернативних палив, зокрема
й водню, замість традиційних видів пального
можна очікувати в транспортній галузі. Од-
нак масове використання водневих двигунів
пов’язане з вирішенням досить складних тех-
нічних завдань з організації відповідної інф-
раструктури. Наприклад, найбільш відомий
серійний водневий гібридний автомобіль на
паливних елементах Toyota Mirai має моторну
гібридну установку на водневих паливних еле-
ментах, акумуляторну нікель-метал-гідрид ну
батарею, а під днищем авто розміщено два ба-
лони (на 60 та 62,4 л) для зберігання водню під
тиском 70 МПа. Максимальна дальність поїзд-
ки на одній заправці становить 650 км. Але, як
ви розумієте, для обслуговування такого авто-
мобілю необхідна досить складна інфраструк-
тура. Саме тому на автомобільному ринку сьо-
годні все ж переважають електромобілі.
Інший напрям, якому зараз у світі приді-
ляють дуже велику увагу, — це створення так
званих локальних мереж. Зазвичай такі мережі
містять альтернативне джерело енергії (вітрову
або сонячну електростанцію), електролізер, у
якому утворюється водень, акумулятори вод-
ню різного типу і паливні комірки. Надходжен-
ня енергії з альтернативних джерел має періо-
дичний характер (коли світить сонце чи дме
вітер), і не завжди вироблену енергію можна
постачати в стаціонарні електромережі. Проте
її будь-коли можна використовувати для ви-
робництва водню. Вважається, що саме за та-
кими локальними системами велике майбутнє.
Європейський Союз та деякі держави, зокре-
ма й Україна, вже прийняли національні водне-
ві стратегії. Так, у Європейській водневій стра-
тегії виокремлено території, на яких можна
ефективно і з порівняно невеликими затрата-
ми отримувати водень, а потім транспортува-
ти його до тих країн, які мають певний дефіцит
Рис. 1. Порівняння теплотвірної здатності водню та
різних видів викопного палива
26 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2025. (6)
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
енергії. Європейці розглядали, зокрема, й варі-
ант отримання «зеленого» водню в Україні, пе-
редусім у її південних регіонах, де багато сонця
і є високий вітроенергетичний потенціал. Крім
того, аргументом на користь цього проєкту
була й наявність в Україні потужної і розгалу-
женої газотранспортної системи, якою можна
було б транспортувати вироблений водень до
Європи, тобто йшлося про створення Цен-
тральноєвропейського водневого коридору.
З огляду на це, вчені Академії, зокрема на-
уковці Фізико-механічного інституту імені
Г.В. Карпенка НАН України, виконали низку
проєктів, спрямованих на розроблення мето-
дології оцінювання роботоздатності наявної
в Україні газотранспортної системи та мож-
ливості її використання для транспортування
водню. Підготовлені ними висновки і рекомен-
дації було передано органам влади та зацікав-
леним організаціям. Звісно, з початком воєн-
них дій всі ці плани довелося відкласти. Однак,
мабуть, найбільшою проблемою для організа-
ції виробництва «зеленого» водню є досить об-
межені водні ресурси України.
Тепер розглянемо більш детально пробле-
му зберігання водню. Його можна зберігати
в різних фізичних станах: газоподібному — в
балонах під тиском 150—700 атм (об’ємна гус-
тина — 13,5—63 г/л), рідкому — в кріогенних
резервуарах (об’ємна густина — ~70 г/л), а та-
кож у хімічно зв’язаному стані, зокрема з мета-
лами або інтерметалічними сполуками, тобто у
вигляді металогідридів (об’ємна густина — до
150 г/л).
В установах НАН України розроблено і
створено зразки різн их типів акумуляторів
водню. Так, Фізико-механічний інститут іме-
ні Г.В. Карпенка НАН України брав участь у
реалізації проєкту HYDRIDE4MOBILITY в
рамках програми «Горизонт 2020» зі створен-
ня та апробації системи накопичувача водню
на основі металогідриду, інтегрованого з па-
ливним елементом. Розроблені акумулято-
ри водню з паливним елементом потужністю
30 КВт було встановлено на автонавантажувачі
(рис. 2). Подібні впровадження водневих тех-
нологій для спеціального транспорту є надзви-
чайно важливим і перспективним напрямом
розвитку водневої енергетики.
У співпраці з Інститутом енергетичних тех-
нологій (Норвегія) та Інститутом загальної та
неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН
України в рамках проєкту за програмою НАТО
«Наука заради миру і безпеки» ми розробили
також портативні джерела живлення, які міс-
тять гідролізну установку, інтегровану з палив-
ною коміркою, і виготовили їх пілотні зразки
(рис. 3). У цих пристроях водень отримують
гідролізом розчину NaBH4 за допомогою ката-
лізатора на основі нікель-кобальтових нанопо-
рошків. Розроблені нами каталітичні системи
набагато дешевші за традиційну платину і ха-
рактеризуються поліпшеною кінетикою виді-
лення водню. Отримані результати було опу-
бліковано два роки тому, і на сьогодні вони вже
мають надзвичайно високі індекси цитування
в міжнародній науковій літературі.
Ще один напрям робіт у нашому Інститу-
ті — це створення нанокомпозитів на основі
гідриду магнію для акумулювання й генеру-
вання водню. Гідрид магнію — це сполука, яка
містить 7,6 % мас. водню, але його недоліком
Рис. 2. Акумулятор вод-
ню з паливним елемен-
том, встановлений на
автонавантажувачі
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2025, № 6 27
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
є те, що він десорбує водень за досить висо-
кої температури (понад 300 °C). Фахівці різних
академічних установ, зокрема Фізико-механіч-
ного інституту імені Г.В. Карпенка та Інституту
проблем матеріалознавства ім. І.М. Францеви-
ча, синтезували композити на основі гідриду
магнію з додаванням до них певних каталіза-
торів, які дозволяють прискорити кінетику по-
глинання водню та істотно знизити температу-
ру й енергію активації його десорбції.
Гідрид магнію цікавий тим, що крім ви-
користання для зберігання і одержання вод-
ню, він має й інші сфери застосування. Так,
високоенергетичні композитні матеріали на
основі гідридів металів можуть посилювати
ефективність вибухових процесів. Нещодавно
практично всі світові ЗМІ опублікували ін-
формацію, що китайські науковці випробува-
ли водневу бомбу, яка створює вогняну кулю з
температурою понад 1000 °C. Її спалах триває
в 15 разів довше, ніж у звичайного тротилу.
Під час контрольованого польового випробу-
вання дослідники успішно підірвали вибухо-
вий пристрій на основі водню (було викорис-
тано 2 кг гідриду магнію), запустивши руйнів-
ну хімічну реакцію без використання ядерних
матеріалів.
Отже, в установах Академії, зокрема у Фізи-
ко-механічному інституті імені Г.В. Карпенка,
успішно розвиваються фундаментальні й при-
кладні дослідження зі створення матеріалів
для потреб водневої енергетики, як-от еф ек-
тивних каталізаторів для одержання водню,
матеріалів для акумулювання та генерування
водню, електродних матеріалів та інтерконек-
тів для паливних комірок. В інститутах НАН
України розроблено зразки електролізерів для
одержання водню високого тиску, балони для
його зберігання, металогідридні акумулятори
водню, системи «генератор водню — паливна
комірка», інтерконекти та електроди для висо-
котемпературних паливних комірок.
І поки що, в умовах воєнного стану та за від-
сутності в НАН України відповідних цільових
програм, ми об’єдналися і започаткували за-
гальноакадемічний онлайновий захід під на-
звою «Український водневий семінар». Ця по-
стійно діюча платформа призначена для коор-
динації досліджень, які проводяться в Академії
за напрямом водневої енергетики, а також для
обговорення нових досягнень у цій галузі.
Дякую за увагу!
Рис. 3. Зовнішній вигляд прототипу гідролізної уста-
новки, інтегрованої з паливною коміркою
Ihor Yu. Zavaliy
Karpenko Physico-Mechanical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9825-6922
HYDROGEN ENERGY: GLOBAL AND UKRAINIAN ASPECTS
Speech at the session of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025
Cite this article: Zavaliy I.Yu. Hydrogen energy: global and Ukrainian aspects (speech at the session of the General Meet-
ing of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025). Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2025. (6): 24—27.
https://doi.org/10.15407/visn2025.06.024
|