Проф. Дария Владикова: Имаме потенциал за пробив във водородните технологии

Уникален за Европа Център за върхови постижения във водородните технологии ще бъде построен в Стара Загора до 6 години. Това предвижда стартиралият току-що по линия на програма „Хоризонт Европа“, голям водороден проект H2 START. Според амбициите на екипа, България ще произвежда нов тип горивни клетки и електролизьори. Ще има и мощна инсталация за тестване на такива съоръжения за авиацията и водния транспорт.

Проектът стартира във времена, в които все по-настойчиво се иска ревизия на зелената сделка или поне отстъпление от прекалено амбициозните й цели. Освен това, военната индустрия става по-приоритетна за ЕС от водородната икономика. Какво се очертава и какво да очакваме, разкри пред Dir.bg ръководителят на проекта H2START проф. Дария Владикова, бивш директор на Института по електрохимия и енергийни системи ИЕЕС - БАН от 2011 до 2015 г., която сега завежда направление "Водородни технологии" в Тракийския университет и ръководи Научния съвет  в Българската асоциация за водород, горивни клетки и съхранение на енергия.

Проф. Владикова, ръководите новия голям проект за водородни технологии – H2 START, какво сте планирали?

Акцентът ни е чистата енергия, като искаме да отидем отвъд това, което се прави в момента, т.е. да сме авангардни. Ще създадем уникална, не само за България, но и за Централна и Източна Европа, екосистема за иновации във водородните технологии. Сами не можем да го постигнем. Затова този проект е от т.нар. teaming projects, така че с партньорите сме един отбор и заедно ще изградим в следващите 6 години в Стара Загора Център за върхови постижения във водородни технологии. Общата сума за проекта е 30 млн. евро, като 15 млн. вече дойдоха от ЕК и още 15 млн. трябва да получим от България през Плана за възстановяване, по програма.

Особеност на този проект е, че е с малко партньори – от България сме Тракийският  университет и Българската асоциация за водород, горивни клетки и съхранение на енергия (BGH2A). На практика ние сме тези, на чиято територия ще се гради и които, така да се каже - ще получат този Център. За да стане той модерна екосистема за наука и иновации, ЕК пуска такива проекти, които се осъществяват със съдействието на т. нар. „напреднали партньори“. Такива наши партньори са Политехническият университет в Торино (POLITO) – водеща структура по водородни технологии, с много контакти в индустрията и италианският Институт за модерни енергийни технологии "Никола Джордано" - CNR ITAE, който също работи много активно с индустрията.

След като стана ясно, че са под въпрос от Плана за възстановяване и че някои проекти ще отпаднат, опасявате ли се да не остане недофинансиран вашият?

Този проект е кандидатствал в Брюксел и е спечелил там. Той не влиза в тези траншове, които в момента не се знае дали ще дойдат или не. Парите – 15 млн. евро вече са тук. Българското правителство е  подписало писмо, че осигурява и другите 15 млн. които са също тук, защото те са дошли от предишния транш и са заделени за този проект. Сега  чакаме да стартира българската процедура за усвояване на тези средства. Те са предвидени само за апаратура, докато парите от „Хоризонт Европа“, които дойдоха, са за да изградим научната екосистема, да направим прозрачно управление, да обучим млади хора, да привлечем опитни учени, които да ги обучат, да плащаме на тези, които ще работят тук в първите години, докато изградим устойчива структура.

На какво оборудване разчитате?

Малко е да се каже, че то ще е модерно. Партньорите ни имат невероятна апаратура, която ние, в рамките на проекта, можем да ползваме. Но тъй като гоним устойчивост и създаване на европейска иновационна изследователска екосистема, се опитваме да направим оборудване, което да е отвъд съществуващото.  Ще изградим, например, инсталация за тестване на горивни клетки (тези елементи, които се слагат във водородните електрически превозни средства), която ще бъде по-мощна от съществуващите за момента. Така  ще можем да тестваме клетки, които ще бъдат използвани в авиацията и във водния транспорт.

Малките европейски иновативни фирми нямат достатъчно собствено финансиране за такава уникална и скъпа апаратура, така че бъдещият Център в Стара Загора ще е уникален не само за Централна и Югоизточна Европа.  Вече организираме допитване до фирми с които нашите партньори работят, за да започнем дизайна на тази лаборатория, Разбира се, на изследователско ниво, ще работим в направления, в които ние имаме потенциал да направим пробив  на европейско ниво.

Бихте ли посочили, в кои направления страната има потенциал за пробив в Европа?

Едното е водороден транспорт, но мащабен – за влакове, за кораби… Ние започнахме, преди няколко години, да създаваме експертиза по водородна електромобилност с т.нар. Retrofit (ретрофит) – замяна на стандартното  енергийно захранване на големи превозни средства, с водород. Това е тенденция, която ще се развива в следващите 20 години, защото  Европа не произвежда локомотиви или кораби по 1000 на ден, което прави този подход рационален.  Натрупваме солиден опит  във водородните технологии и изграждаме структура с високи компетентности, така че в областта на водородната електромобилност на Европейско ниво има пространство, което можем да заемем.

Второто направление е свързано със създаването на елекролизьори и горивни клетки с използването на нов тип керамични материали – т.нар. протон-проводящи керамични материали. Това е много перспективна зона, която има голямо бъдеще и която все още е на по-ниско ниво на технологична готовност, т.е. работи се главно на ниво  изследвания. Ние имаме потенциал в това направление и нашата амбиция е да направим България производител, т.е. от изследователско ниво да минем на демонстрация и от там - към производство. Е, може би ще ни трябват 10 години, обаче ако не започнем сега, няма как да го постигнем.

Какви ще са предимствата на произведените в Центъра продукти?

Горивните клетки и електролизьорите с протон-проводящи керамични материали, каквито искаме да се произвеждат у нас, са за водородни йони, а  не за  кислородни йони,  каквато е класиката в момента. Това осигурява много предимства. Работят с водород с не много високо качество; работят и със смес от водород и природен газ; могат да екстрахират водород от отпадъчни газове, от смеси; може да  се използват за компресия на водород като химически компресор. По отношение на електролизата, работят при по-ниски температури отколкото кислород-проводящите керамични системи, което е изключително голям плюс. Може да се използват и за т.нар. „ко-електролиза“ – заедно с въглероден диоксид, така че директно да стигаме до производството на ценни химикали – метанол и други продукти.

Ние имаме достатъчно опит и сме на изследователско ниво, на каквото са и другите европейски, японски и американски структури. Иначе, тези материали са откритие на японски учени.

Разкажете повече за лабораториите, които ще създадете. За какво ще са?

Ще бъдат много модерни, например - лаборатория за микроструктурни изследвания на материали с  електронен микроскоп, какъвто нямаме. В бъдещите лаборатории за нови материали, компоненти и системи ще опитаме да разработим този нов тип протон проводящи клетки -  горивни клетки и електролизьори, за които споменах. Ще имаме две такива лаборатории - едната ще е за производството на тези компоненти, а втората - за тяхното тестване. Тук също ще имаме много модерно оборудване, което е налично.  Ще го закупим като дойдат парите.

Останалите лаборатории планираме с помощта на нашите италиански партньори. Една от тях ще е за тестване на  индустриални  горивни клетки за транспорт и тук ще отидем на по-мощни тестващи системи, отколкото наличните в момента, за да може да задоволим появяващите се нужди на производителите. Индустрията вече се ориентира към самолети и кораби на водород. Демонстрационни проекти има доста. В момента подготвяме допитване до фирми-производителки за нуждите им.

Друга лаборатория ще комбинира производство на водород с електролиза и нейното свързване с възобновяемите енергийни източници. Тук всъщност се обръщаме към интересите на индустрията за производство на възобновяема енергия. Ще направим така, че собствениците или операторите на ВЕИ да могат в реално време да ни изпращат информация за произвежданата слънчева или вятърна енергия, която ние да използваме, за да произвеждаме по техните данни водород и да анализираме това производство.  Така, ако някой реши да произвежда  водород, ще знае какво да очаква от своята площадка.

Обаче расте скептицизмът по отношение на електролизата, заради разходите на вода. Вашият коментар?

Когато говорим за електролиза, водата не е проблем, защото енергийният цикъл на водорода е от вода до вода. Вие получавате водород от вода и когато го използвате, независимо дали ще го изгаряте или електрохимично ще произвеждате  електроенергия, остатъчният продукт е пак вода. Да се опасяваме, че електролизата ще хаби водата, е все едно да смятаме, че е много лошо, че водата се изпарява, когато има слънце. Това е кръговрат – тя се изпарява и после кондензира. Същото е с електролизата. Затова се опитваме да произвеждаме зелен водород там, където е най-подходящо и да го транспортираме там, където има нужда. Вече се развиват и технологии, които използват водата на моретата – солена вода.

Мит е, твърдението, че се хаби много вода с производството на водород чрез електролиза. На практика за 1 кг. водород теоретично се използват 11 литра. Е, има загуби, има пречистване – да закръглим на 15 литра. Специално за нашата водородна долина „Захир“ този въпрос беше много сериозно дискутиран и „компетентни“ хора описаха апокалипсис.

Изчисленията обаче показват, че  количеството водород, което, надявам се, ще произвеждаме в Стара Загора, е количество, с което може да се движат 30 автобуса. За това количество водород на ден е нужна толкова вода, колкото изразходват 6 четиричленни семейства. И да се абстрахираме, че тази вода ще се върне обратно, защото тя ще излезе от автобусите и ще отиде в атмосферата, на практика - 30 водородни автобуса ще изразходват толкова вода, колкото 24 души от многохилядния град Стара Загора.

Предвижда ли се  вместо да се изпарява водата от водородните автобуси, да се събира и използва наново?

Донякъде и това би било възможно. Но искам да обърна внимание, че колосални количества вода се използват за Енергийния комплекс „Марица-Изток“.  Никой не казва какво количество вода отива там. То е бедствено. Не знам защо този въпрос не се повдига. Дори да направим много  по-голямо производство на водород, каквито идеи имаше - за 8 гигавата, разходът на вода ще е под 10% от това, което се използва в Мариците, ако работят с пълния си капацитет. С производството на водород ние дори ще редуцираме значително разходите на вода в региона.

Със затварянето на комплекса "Марица Изток" ли?

Да.  Водородът ще намали разходите на вода при намаляване на капацитета на този комплекс. Разбира се, това трябва да става плавно – едното да расте, другото да намалява. Не може изведнъж всичко да се срути и да започваме от нищото да градим нещо ново. Ние от водата скочихме на друга тема – Енергийния комплекс „Марица Изток“.  Разбира се, водата не е основният двигател на реформи, или по-точно – за необходимостта от реформи. Ние загубихме 6 години да браним въглищата, вместо да градим алтернативи и да съхраним комплекса като енергиен комплекс  Преди 6 години имахме под 1 ГВт  слънчеви мощности, сега имаме 4,5 ГВт, но не са на територията на Мариците.  А колкото повече  възобновяема енергия имаме, толкова повече водород ще ни трябва, за да я съхраняваме. Между другото, последните проекти за  Мариците също отиват към водород.

Да погледнем по-далеч. Критиките към зелената сделка, реабилитирането на нефтената промишленост и изкопаемите горива с политиката на Тръмп, новите мита, превъоръжаването на Европа - как всичко това ще се отрази на прехода към водородна икономика?

Аз мисля, че няма да се отрази драстично, особено  в  България. Защото когато беше бума на водорода, в България нямаше нищо. В момента ние сме узрели. Просто едно нещо трябва да стигне своя критичен размер, от който нататък спонтанно  да расте. В България, този критичен размер ние го достигнахме.  Един пример: Преди по-малко от година открихме първата водородна зарядна станция в страната, което се случи в рамките на научен проект,  защото ние - учените сме движещата сила, все още . Тогава у нас имаше един единствен водороден електромобил – на Института, който направи и станцията – Институтът по електрохимия и енергийни системи (ИЕЕС-БАН) по проекта Хитмобил. Колко водородни коли мислите, че има в момента в София? Вече са 7 – освен първата, още 6 частни, купени от обикновени хора, не от фирми.

Хората са жадни за нови технологии, за иновации. Тези хора ще определят развитието на новите технологии. Ние просто трябва да им създадем повече удобства. Ето, направихме една водородна зарядна станция и те идват да зареждат колите си, но са си ги купили със свои пари. Това е за мен един сигнал. Ако Институтът не беше купил първата водородна кола и ако не беше направил тази малка зарядна станция, нямаше да има следваща стъпка.

Иначе, в европейски план, на мен ми се струва, че след пандемията Европа се увлече малко нереалистично по зелените амбиции и това отчасти е свързано с обстоятелствата, при които бяхме поставени – шокирани от войната в Украйна. Тогава, в програмата RePowerEU се подходи емоционално и за броени дни целта от 5.6 млн. тона на година произведен възобновяем водород скочи на 10 млн. тона. Ама за броени дни, без никакви прогнози. Това не беше реалистично и ние казахме, че няма как да се изпълни. Подходи се така заради шока и неяснотата какво ще се случи. Знаете колко страшна беше първата зима.

Не се ли опасявате че водородните технологии ще минат на заден план с преподреждането на приоритетите на ЕС?

Не, аз не се притеснявам за тази тематика. Това е иновативна ниша. За една технология са нужни 40 години, показва статистиката.

Първите демонстрационни водородни автобуси са от 2014 г. тук – таме. В Абърдийн, например, тогава купуват 14 автобуса, които и до ден днешен се използват за демонстрации. 1.5 млн. евро е струвал водородният автобус, а сега струва 500 евро – три пъти по-евтино. Това е тенденцията. Шотландия е много напреднала в това отношение, защото има много възобновяема енергия.

По отношение на електрическите батерийни превозни средства, бих казала, че за градско каране са чудесни. В Института (ИЕЕС-БАН) нали имаме и батериен, и водороден електромобил, изчислихме с мой колега, че, за да отидеш до морето с батерийния, ти трябват 8 часа и към 150 лева. Освен, че е доста скъпо, е и рисково, защото ако има пред теб една кола, която зарежда, трябва да я изчакаш 2 часа, за да заредиш ти.

Пак стигаме до проблема с инфраструктурата, който е голяма пречка за водородната електромобилност. Ако имаме водородни зарядни станции, както предвижда регламентът на ЕС – през 200 км., много бързо ще се разпространят водородните коли. Ще стане. Работим в това направление. Не бих казала, че ще е до 2031 г., както изисква регламентът, но ще стане.

Как Ви се струва нормативната база за зарядната инфраструктура?

Не е добра. Това е сериозна бариера. Ето сега например, нашата Наредба за водородни зарядни станции е  погрешна, и дори  опасна с някои  от изискванията. Заради незнание, от една страна и от друга - заради нежелание да приемат това, което ние - учените казахме преди 6 години, там има изисквания за хоризонтални разстояния между отделни компоненти, което са безсмислено. За да направите една зарядна станция по тази наредба, ви трябват 50 метра, което е абсурд на фона на реалните зарядни станции. Това е защото за четири компонента, които се поставят в един контейнер, чиновниците са казали, че трябва да бъдат разположени през 10 метра.

Ние непрекъснато пишем, че тази наредба трябва да се преразгледа, и във Водородната пътната карта сме го написали. Наскоро ни изпратиха за становище един документ  - ЕК е задала  въпроси по отношение на промени в документите, свързани с използването на водородните технологии и аз  прочетох отговор, че тъй като по  наредбата за водородни  зарядни станции,  от нейното приемане през 2021 г. никой не бил проявил желание за някаква промяна, тя няма да бъде пипана. Отново  писах, че се налагат промени. Ние три пъти писахме, че тази наредба трябва да бъде променена, но очевидно няма стиковка между ведомствата.

Като контрапункт на такива административни недоразумения, ние сме заложили като приоритет за изграждането на бъдещия Център за върхови постижения във водородните технологии именно управлението - трябва да е с намалена администрация и с много добра вътрешна комуникация. Това трябва да бъде, по Брюкселската терминология - Lighthouse (фар) за национални реформи в областта на иновациите и изследванията, т.е. ние да покажем кое е функционално и постепенно то да стане национална политика. Това е и една от програмните цели.

Бихме искали още, чрез нашия проект, да въведем и практиката всеки университет или институт  да има многогодишна научна програма, която всяка година да се актуализира с едногодишна. В България, някак се работи на хрумвания - ако имаме някакъв проект, щом свърши - нещо доработваме по същата тематика, без визия как да вървим напред. А европейските програми, като „Хоризонт Европа“, имат 7-годишен период и всяка година се актуализират. Ако не актуализираме нашите програми, не можем да продължим нататък, защото се изискват нови следващи стъпки.

А как ще коментирате страха от водорода?

Темата колко опасен е водородът е друг мит. По този повод бих изтъкнала колко е опасно, ако изядете 1 кг. сол. Всичко е опасно. Става въпрос за техника на безопасност. Хора, които работят с газови смеси, ми казаха, че те предпочитат да работят с водород, отколкото с метан. Защото, ако се случи експлозия, водородът гори нагоре и много бързо. Той не може да направи пожар. Експлозия с водород може да стане само ако се препятства неговото излизане. Затова бутилките и другите съдове за съхранение са с предпазни клапани, които се отварят щом температурата достигне 110 градуса и водородът излиза навън безопасно. Това е валидно и за колите,  и навсякъде, където се съхранява водород в съдове под налягане.

Бях възхитена на последната среща на „Седмицата на водорода“ да видя 2 щанда, които представяха най-различни клапани и малки устройства – всичко това е техника на безопасност – как да направиш безопасно използването на водорода. Всяко нещо трябва да бъде съпътствано с техника на безопасност и с познания.

Как си обяснявате отстъплението от водорода в Западния свят? В Германия е в ход затваряне на 22 водородни зарядни станции; такива примери има и от Англия, и от Калифорния; в Бeлгия пък, в Антверпен, се отказаха от водородните автобуси..?

В Германия има 190 зарядни станции, част от тях – строени като демо-проекти преди 15 години. Регламентът за алтернативни горива изисква водородни зарядни станции на 200 км. за 1 т/ден. Очевидно тези 22 станции, т.е. 10% не са бизнес модел и ще отпаднат, което е доказателство, че водород в транспорта е пазарен продукт. В Калифорния са затворили станции за коли, но не и за камиони. Там в момента се разработва един модел за малки по- евтини „квартални станции“.  Специално Калифорния стартира огромния водороден хъб ARCHES  с участието на над 400 фирми. Добре е да имаме по-разнородна инфомация. Не мисля, че на Запад ще обърнат гръб на водорода. По-скоро има затваряне на отделни пазарни позиции по чисто пазарни причини и това е нормално.

Правили ли сте прогнози за бизнес интереса към лабораториите, които изграждате и продуктите и услугите, които ще предлагат? Кой ще ги ползва?

В началото това няма да са български фирми, защото ние тук нямаме такива производства. Ще започнем с работа за компании, доведени от партньорските ни организации. Това е по отношение на големите тестващи системи. Постепенно ще увличаме и български фирми. Тук има и един друг момент – ние трябва да печелим доверие. В това отношение също ще  разчитаме на съдействие от италианските партньори.

Очаквате ли поръчки за горивни клетки за танкове и дронове?

Не знам, но между другото, от много време се говори за водород за транспортните средства в армията. Струва ми се, че автономията която осигурява  водородът, като енергиен  вектор, не бива да с подценява.  Бях на една международна конференция, на която беше представена такава програма за транспорт и бяха посочени много рационални предимства, ако се работи в тази посока.

Дроновете на водород, например, са нещо, върху което вече доста усилено се работи. Спомням си, че през  2016 г. кандидатствахме за един проект към The Clean Hydrogen Joint Undertaking (JU)  - Съвместно предприятие „Водород и горивни клетки“ и искахме да правим разработки за водород на трактор, водород на дрон и на лодка. Отрязаха ни - не било актуално. Сега лодките и въобще водният транспорт станаха приоритет, дроновете също.

Преди една година бяхме в Емирствата с делегация и там имаше един бизнесмен, който много се интересуваше от българското производство на метал-хидриди. Това са материали, които акумулират водород и самите те стават складове на водород. Ние тук имахме добро производство и ми стана интересно защо той се интересува, а обяснението му беше, че били подходящи за дронове. Не съм специалист по такава техника, но наистина метал-хидридите са доста безопасни, а водородът лесно се изпуска и е екологичен. Ние сме далеч от военната индустрия., засега.

Но върховите постижения във водородните технологии често се свързват с военни разработки, дори с водородна бомба?

Е, тя не е водородна. Там няма водород. Грешка е, че така е наречена. Там има тритий – изотоп на водорода, който може да се получи само в реактор с разпадане на водорода. Така че водородни бомби няма. Но е факт, че хората правят връзката: „водород – бомба“ и в моите лекции го изтъквам като пример - как грешно работим с понятието „водород“.

И все пак, новите планове за превъоръжаване на Европа няма ли да изместят фокуса на усилията Ви от енергетиката към военно-промишления сектор?

Нищо не може да се прави без енергетика. Гръбнакът на всички индустрии е енергетиката, и на военната. Не можем без енергетика. Водород се прави, за повишаване на ефективността на енергетиката – за да използваме максимално възобновяемите ресурси и второ, той е суровина.

Всяка една система се стреми към равновесие. За жалост, понякога, за да се стигне до равновесие, се минава през доста екстремни ситуации. Нека не забравяме, че прагматизмът е някъде другаде, не е при емоциите. Освен това, всеки се нагажда към новите ситуации. Ако се наложи, ще работим и в посока на военната индустрия.

Къде, според Вас, ще пробие първо водородната икономика и ще се наложи ли?

Транспортът е ниша, която няма друга алтернатива, освен водород, особено за големи транспортни средства. Ще  вървим в тази посока. В момента много сериозно се мисли и за критичните суровини. Някои производства ще трябва да намалеят. Водородът, общо – взето, е сравнително благоприятен за производство. Ето защо ние искаме да минем към протон-проводящи керамични материали, защото сегашните PEM- горивни клетки и електролизьори  използват платина. Виждате как постепенно се нагаждаме към реалностите.

В края на този век ще има водородна икономика. Нямаме друг избор. Колкото повече  възобновяема енергия произвеждаме, толкова повече водород ще имаме за съхранението й и нуждите от неговото използване ще нарастват. Въглищата и нефтът не са безкрайни. Пак се сещам за едно от пророчествата на Жул Верн – в „Тайнственият остров“, когато питат инженера какво ще стане като изчезнат въглищата, той уверява, че водата ще бъде горивото на бъдещето и ще замени въглищата. И това ще се случи, убедена съм. Каквото  казал Жул Верн, е станало.