Zielony wodór, czyli sposób na czysty przemysł i transport

IEA wystosowała nawet w październiku ubiegłego roku apel do rządów o przyspieszenie prac nad technologiami wodorowymi. Agencja w swoim raporcie stwierdziła, że koszty technologii zdekarbonizowanego wodoru muszą być szybciej obniżone.

"Niskoemisyjny wodór potrzebuje bezprecedensowego bodźca od rządów i przedsiębiorstw oraz umożliwienia rozwoju tej energii. Rządy muszą działać szybciej i bardziej zdecydowanie" - apelowała agencja. Mimo potrzeby przyspieszenia, postęp w tej materii i tak jest zauważalny. Według agencji wydajność elektrolizerów, dzięki którym można pozyskiwać wodór z wody za pomocą energii elektrycznej, podwoiła się w ciągu ostatnich pięciu lat. IAE stwierdza, że szansą na zwiększenia produkcji czystego wodoru ma być wykorzystywanie do jego produkcji rozwijającej się morskiej energetyki wiatrowej.

Czym charakteryzuje się czysty wodór? Bezemisyjnością - powstaje on poprzez elektrolizę wody dokonaną za pomocą elektrolizerów napędzanych prądem z odnawialnych źródeł energii. W wyniku elektrolizy z wody powstaje tlen i (bezemisyjny) wodór, który może być później spalany, czego jedynym produktem ubocznym jest para wodna. Oprócz tego wyróżniamy jeszcze wodór niebieski, który powstaje z użyciem paliw kopalnych, jednak emitowany podczas procesu produkcji dwutlenek węgla jest wyłapywany i używany do innych celów, bądź składowany. Najbardziej szkodliwy jest jednak wodór szary. Emitowane w wyniku jego produkcji gazy cieplarniane nie są wyłapywane i trafiają do atmosfery.

Zielony wodór może mieć szczególne zastosowanie w dwóch sektorach: przemyśle i transporcie. W tym pierwszym mowa w szczególności o przemyśle chemicznych i hutniczym. W przemyśle chemicznym wodór stosowany jest jako surowiec. Jest on szczególnie przydatny w produkcji amoniaku i metanolu, w której zastępuje się nim gaz ziemny. Zielony wodór może zastąpić także gaz ziemny w procesie produkcji stali i wytopu szkła. Odgrywa również rolę w procesach wyżarzania.

Jeśli chodzi o transport to wodór wykorzystywany jest w nich jako paliwo dla ogniw paliwowych, które stanowią alternatywę dla silników spalinowych w pojazdach. W ogniwach paliwowych tlen łączy się z wodorem tworząc wodę i uwalniając przy tym energię. Ogniwa wodorowe pozwalają więc na redukowanie emisji gazów cieplarnianych oraz szkodliwych dla zdrowia substancji, takich jak np. tlenki azotu. Ogniwa te znajdą jednak zastosowanie przede wszystkim w pojazdach, dla których liczy się zasięg i prędkość ładowania, czyli przede wszystkim samochodach ciężarowych, a także autobusach kursujących na dłuższych dystansach. W przypadku samochodów osobowych lepsze będzie natomiast wykorzystanie akumulatorów. Dlaczego? Ze względu na największą wadę wodoru.

Wodór jest sposobem przechowywania energii, który wiąże się niestety ze sporymi jej stratami. Podczas samego procesu elektrolizy, w wyniku którego wytwarzany jest zielony wodór. zużywane jest 25 proc. energii wyjściowej - to pierwsza strata. Następnie wodór musi zostać sprężony, schłodzony i przetransportowany, co powoduje następną 10 proc. stratę. Później, w przypadku zastosowania ogniw wodorowych następna strata energii następuje podczas łączenia wodoru z tlenem - i mowa tu o stracie aż 40 proc.

Czy to znaczy, że przez tego rodzaju straty produkcja zielonego wodoru nie ma sensu? Nie, ponieważ jest to nadal jeden z najlepszych sposób na magazynowanie nadwyżek energii produkowanej z OZE.

Polska jest trzecim największym producentem wodoru w Unii Europejskiej i piątym na świecie - w 2018 roku zdolności produkcyjne tego paliwa wynosiły w naszym kraju 1,3 mln ton. Jednak nie jest to wodór zielony, bowiem w Polsce produkuje się go przy użyciu paliw kopalnych. Zmienić ma to jednak według rządu ogłoszona w listopadzie Polska Strategia Wodorowa, której celem jest "opracowanie programów wsparcia budowy gospodarki wodorowej". Pomoc ta ma objąć wyłącznie wodór niskoemisyjny, czyli ze źródeł odnawialnych oraz powstały przy wykorzystaniu bezemisyjnych technologii.

Strategia wytycza Polsce sześć 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 oraz stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

Strategia stawia sobie za cel osiągnięcie w 2030 r. 2 GW mocy instalacji do produkcji wodoru i jego pochodnych z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii, w tym w szczególności instalacji elektrolizerów. Dodatkowo w naszym kraju pojawić się ma 800-1000 nowych autobusów wodorowych (w tym wyprodukowanych w Polsce) minimum 32 stacje tankowania i bunkrowania wodoru oraz co najmniej 5 dolin wodorowych.

Minister klimatu i środowiska Anna Moskwa ogłosiła natomiast w tym miesiącu, że w 2022 r. powstanie "konstytucja dla wodoru", czyli pakiet legislacyjny, który ma uregulować i wesprzeć rozwój technologii wodorowej w naszym kraju.

W wodór inwestuje także sektor prywatny - jednym z podmiotów, który ma takie plany jest Grupa Polsat Plus.

- Jednym z nowych obszarów energii, w którym planuje rozwijać się grupa, są technologie wodorowe, a w szczególności zielony wodór. (...) Będzie on odgrywał istotną rolę w globalnej transformacji energetycznej. UE zapowiedziała szybki rozwój gospodarki zielonego wodoru - 6 GW elektrolizerów do 2024 r. i 40 GW do 2030 r. Również Polska ogłosiła ambitną strategię w zakresie wodoru m.in. 2 GW elektrolizerów, 800-1000 autobusów i min. 32 stacje tankowania - mówił w grudniu ubiegłego roku Maciej Stec, wiceprezes zarządu ds. strategii Cyfrowego Polsatu i Polkomtelu. Dodał też, że "zielony wodór można stosować w bardzo wielu gałęziach gospodarki, co przyspieszy redukcję CO2 i innych szkodliwych substancji".

W ramach realizacji strategii grupa nabędzie 67 proc. udziałów w zielonych aktywach ZE PAK - spółce PAK Polska Czysta Energia Sp. z o.o. ("PCE") za około 0,8 mld zł. Do 2026 roku planowane inwestycje w rozwój czystej energii to ok. 5 mld zł, co pozwoli osiągnąć moce wytwórcze rzędu 1000 MW. Na technologie wodorowe grupa planuje przeznaczyć ok. 0,5 mld zł w najbliższych 5 latach.

ZE PAK zostało przyznane w ubiegłym roku bezzwrotne wsparcie w wysokości 4,5 mln euro dla instalacji produkującej zielony wodór. Instalacja ta to dwa elektrolizery z membraną elektrolitowo-polimerową o łącznej mocy 5MW. Budowa wytwórni wodoru wraz z infrastrukturą towarzyszącą w Elektrowni Konin są elementem strategii transformacyjnej ZE PAK, której celem jest całkowita rezygnacja do 2030 r. z wydobycia węgla brunatnego oraz wygaszenie elektrowni wykorzystujących ten surowiec do produkcji energii elektrycznej.

Mateusz Czerniak