Aby wodór stał się alternatywnym paliwem trakcyjnym, np. w transporcie profesjonalnym, niezbędne jest spopularyzowanie jego produkcji

Fot. ORPA

Ministerstwo Klimatu i Środowiska ogłosiło strategię wodorową do roku 2030 z możliwością przedłużenia o kolejne dziesięć lat. Może dzięki temu jak dotąd niezaburzone dostawy energii, będą nadal domeną Polski i przy okazji uda się bardziej uniezależnić od konieczności jej importu z innych państw.
Ocenia się, że w horyzoncie czasowym do 5 lat zapotrzebowanie na wodór w sektorze transportu w Polsce wyniesie ok. 2933,5 ton, z czego aż 1764 tony na potrzeby tankowania autobusów zeroemisyjnych. Obsługa takiego popytu zakłada budowę 32 stacji tankowania wodoru pod ciśnieniem 350 i 700 bar. W perspektywie 10 lat zapotrzebowanie na wodór w sektorze transportu wzrośnie do aż 22510,7 ton rocznie.
Wizja wodorowa to nie nowość. Mówi się o niej od lat. Jednak dopiero na przestrzeni ostatniej dekady znacząco wzrosło zainteresowanie tą technologią. Stała się ona na tyle popularna, że państwa zaczęły tworzyć strategie wykorzystania tego pierwiastka na szeroką skalę od energetyki po przemysł do paliw alternatywnych.
Polska również postanowiła takową stworzyć. Opracowany przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska dokument „Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do roku 2040” zakłada sześć głównych, szczegółowych celów:
– wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i ciepłownictwie,
– wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie,
– wsparcie dekarbonizacji przemysłu,
– produkcja wodoru w nowych instalacjach,
– sprawny i bezpieczny przesył, dystrybucja i magazynowanie wodoru,
– stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

Jak wskazuje resort, realizacja określonych celów „przyczyni się do przyspieszenia procesu dekarbonizacji najbardziej energochłonnych sektorów. Jej zapisy pozwolą na ekologiczne wytwarzanie wodoru na skalę przemysłową oraz stopniowe dążenie do budowy w Polsce zeroemisyjnej gospodarki”. Ich skutki mają dać wymierny efekt w takich kwestiach jak obniżenie emisyjności produkcji wodoru, minimalizowanie negatywnych skutków społeczno-gospodarczych odejścia od energetyki opartej na węglu, zwiększenie udziału OZE w polskim miksie energetycznym i usunięcie barier regulacyjnych rozwoju rynku wodoru.
Plan resortu zakłada również wsparcie poszczególnych regionów Polski m.in. przez tworzenie dolin wodorowych, łańcuchów wartości związanych z gospodarką wodorową, wśród których wymienia się produkcję, transport, magazynowanie czy końcowe zastosowanie wodoru w przemyśle. Ponadto w dolinach miałyby być prowadzone projekty oraz inwestycyjne, których celem ma być współpraca pomiędzy lokalnymi, krajowymi i zagranicznymi interesariuszami. Do pełni działań dołożono też wykorzystanie potencjału badawczo-rozwojowego w zakresie technologii wodorowej oraz rozwoju zakładów produkcji pojazdów napędzanych wodorem oraz komponentów niezbędnych dla gospodarki wodorowej.

Zgodnie z zapisami w Polskiej Strategii Wodorowej (PSW), transport odgrywa ważną rolę w wodorowej transformacji.
„FCEV będą szczególnie istotne w zakresie transportu publicznego oraz drogowego transportu ciężkiego i długodystansowego. Jest to segment, w którym istnieją ograniczone możliwości wykorzystania BEV. Wodór stanie się alternatywą dla gałęzi transportu, których elektryfikacja jest nieopłacalna lub niemożliwa. W przypadku drogowego transportu ciężkiego i długodystansowego należy również dążyć do zastępowania silników spalinowych, zasilających naczepy chłodnicze, silnikami elektrycznymi” – zapisano w PSW.
Wskazano również, że wykorzystanie autobusów wodorowych w transporcie publicznym obok ich elektrycznych odmian przyczyni się do osiągnięcia celów w zakresie niskoemisyjnego transportu. Warto też dodać, że od 2025 r. miasta o liczbie mieszkańców większej niż 100 tys., będą zobowiązane do zakupu wyłącznie bezemisyjnych pojazdów, by do 2030 r. osiągnąć pełną zeroemisyjność floty komunikacji miejskiej. W PSW podano również, że wodór winno się wykorzystywać również w innych sektorach transportu jak choćby: kolejowym, morskim, rzecznym, czy intermodalnym. By to osiągnąć określono 13 celów pośrednich podzielonych na lata.
– „Wodoryzacja” sprawdzi się m.in. w tych obszarach mobilności, gdzie rozwiązania i technologie z zakresu e-mobility będą trudne do zrealizowania bądź ekonomicznie nieuzasadnione. Aby wodór stał się alternatywnym paliwem trakcyjnym, np. w transporcie profesjonalnym, niezbędne jest spopularyzowanie jego produkcji, która cechować się będzie niskim zapotrzebowaniem na energię, najlepiej pochodzącą z OZE – komentuje dla ORPA.pl Marcin Ślęzak, dyrektor Instytutu Transportu Samochodowego.

Wodór w Polsce jest już wytwarzany. Plasujemy się na trzeciej pozycji wśród europejskich producentów wodoru, za Niemcami i Holandią. Liderem produkcji jest Grupa Kapitałowa Grupa Azoty S.A., gdzie rocznie wytwarza się ok. 420 tys. ton tego surowca. Udział tej spółki w rynku sięga 32,3 proc. Następne w kolejności są spółki, które praktycznie całość produkcji przeznaczają na własne potrzeby: Koksownie Zdzieszowice oraz Przyjaźń, z udziałem ok. 11,5%, produkcja ok. 149 tys. ton/rok; PKN Orlen, z udziałem ok. 10,7 proc., produkcja ok. 140 tys. ton/rok; Grupa Lotos, z udziałem ok. 4,5 proc., produkcja ok. 59 tys. ton/rok.

Problemem jest nadal jego pozyskiwanie. Metody produkcji wodoru wiążą się ze zróżnicowaną wielkością emisji gazów cieplarnianych, w zależności od wykorzystywanej technologii i źródła energii oraz mają różne implikacje kosztowe i różne wymagania materiałowe. Pochodzenie wodoru warunkuje jego konkurencyjność i emisyjność w cyklu życia. Rozróżnia się zatem:
- wodór konwencjonalny (wytwarzany w ramach różnych procesów, w których wykorzystuje się paliwa kopalne),
- wodór niskoemisyjny (wytwarzany z odnawialnych bądź z nieodnawialnych źródeł energii, ze śladem węglowym na poziomie poniżej 5,8 kg CO2 eq/kg H2),
- wodór odnawialny (powstaje w drodze elektrolizy wody w elektrolizerze zasilanym energią elektryczną, pochodzą z odnawialnych źródeł lub w procesie reformingu biogazu lub biometanu albo biochemicznego przekształcania biomasy, pod warunkiem spełniania wymogów zrównoważonego rozwoju. Przy jego produkcji emisja CO2 utrzymuje się na niskim poziomie poniżej 1 kg CO2 eq/kg H2. Dodatkową zaletą tej technologii jest możliwość uzyskiwania bardzo wysokiej czystości otrzymanego gazu – na poziomie 99,999 proc.).
Niestety w Polsce udział produkcji wodoru, w procesie elektrolizy wody, jest znikomy. Biorąc również pod uwagę, że w 2020 roku na terenie Unii Europejskiej działo 0 elektrolizerów odpowiadających za mniej niż 4 proc. całkowitej produkcji wodoru, a w kraju istnieją jak na razie jedynie instalacje prototypowe, to największe szanse na tym etapie ma wodór niskoemisyjny. Do jego wytwarzania można wykorzystać takie technologie jak:
- elektrolizę z wykorzystaniem energii elektrycznej z OZE lub elektrowni jądrowych,
- elektrolizę z wykorzystaniem energii elektrycznej ze źródeł konwencjonalnych z wychwytem i składowaniem CO2 (CCS) bądź wychwytem i wykorzystaniem CO2 (CCU),
- reforming parowy biogazu i biometanu,
- zgazowanie, fermentacja lub piroliza biomasy,
- zgazowanie, pirolizę i termiczne przetwarzanie odpadów,
- reforming parowy węglowodorów z CCS bądź CCU,
- zgazowanie węgla z CCS bądź CCU, IGCC oraz IGFC,
- procesy chemiczne, których produktem ubocznym jest wodór18, w tym separacja wodoru z gazu koksowniczego.

Polska Strategia Wodorowa nie jest pierwszą na Starym Kontynencie. Każdy kraj z osobna pracuje nad takimi aktami prawnymi. Jest też jej wariant dla całej unii „Strategia wodorowa UE”. To właśnie w niej określono, że „czysty wodór” i jego łańcuch wartości stanowi jeden z kluczowych obszarów umożliwiających odblokowanie inwestycji w celu wspierania zrównoważonego wzrostu gospodarczego i zatrudnienia. Wyznaczono w nim cele strategiczne:
- do 2024 r. – instalacja co najmniej 6 GW mocy elektrolizerów i roczna produkcja co najmniej 1 mln ton wodoru z OZE,
- do 2030 r. instalacja co najmniej 40 GW mocy elektrolizerów i roczna produkcja co najmniej 10 mln ton wodoru z OZE.
Strategia wodorowa UE przewiduje zastosowanie wodoru w przemyśle i mobilności jako dwa główne rynki wiodące.

Mimo znacznego rozwoju technologicznego, nadal jesteśmy uzależnieni od wielu surowców, których przez lata nie potrafiliśmy zastąpić. W efekcie dotarliśmy do momentu, w którym zaczyna brakować surowców, a co za tym idzie ich ceny drastycznie zwiększają się, podwyższając koszty życia. Mówi się o braku dostępnych elektrowni atomowych we Francji, brakach gazu w Niemczech, wiatru w Wielkiej Brytanii czy węgla w Polsce. To ogranicza produkcję, a perspektywa na przyszłość nie jest najlepsza, gdyż zapowiedziane są kolejne wyłączenia elektrowni atomowych w Niemczech.
Zgodnie z URE w Polsce zapasy węgla przy elektrowniach, elektrociepłowniach i ciepłowniach spadły do najniższego poziomu od lat. niedobory zgłosiły nie tylko lokalne jednostki, ale też takie bloki jak ENEA, Eenerga, PGE czy Veolia. Braki węgla to efekt niespodziewane wysokiego zapotrzebowania na energię z polskich elektrowni. Wstępne dane wskazują, że od stycznia do listopada 2021, w Polsce wyprodukowano o 31 proc. więcej energii niż przed rokiem. To efekt zwiększonego eksportu energii.
Rozwiązaniem problemu może być wodór. Jego własności oraz fakt, że jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem Ziemi i Wszechświata, może sprawić, że kłopoty energetyczne raz na zawsze zostaną zakończone. Jednak by to osiągnąć konieczne byłoby stworzenie elektrowni wodorowych (na razie trwają prace nad zbudowaniem pierwszego takiego obiektu). Jakby się to udało to do 2050 roku energia wodorowa mogłaby pokryć nawet 24 proc., światowego zapotrzebowania na energię.