Który kolor wodoru w transporcie?

Coraz częściej mówimy o dużej roli wodoru w transporcie. Który rodzaj: zielony, niebieski, fioletowy czy szary, jest najbardziej pożądany w tym sektorze? Dr Tchorek zauważa, że z perspektywy zasilenia pojazdów pochodzenie wodoru nie będzie interesowało sektor transportowy.  Ważne, aby spełniał wymogi jakości, czyli czystości, która jest istotna z punktu widzenia sprawności i żywotności ogniwa paliwowego. Jak wskazuje, pojazd wodorowy jest beznamiętny, ale to nie znaczy, że pochodzenie wodoru nie jest ważne. Z punktu widzenia polityki klimatycznej i redukcji emisji np. CO2, istotne byłoby preferowanie zielonego wodoru. Szary, czyli produkowany z wykorzystaniem węgla lub gazu ziemnego, wiąże się z emisją CO2. W przypadku niebieskiego zakłada się, że CO2 można wychwycić, zmagazynować lub gdzieś wykorzystać. Są to technologie, które należy rozwijać, ale minie jeszcze trochę czasu zanim staną się one skalowalne i w pełni skomercjalizowane. Dr Tchorek tłumaczy, że magazynowanie CO2 dla samego magazynowania staje się w pewnym momencie nieefektywne i należy szukać metod jego efektywnego wykorzystania – np. w budownictwie. W przypadku zielonego wodoru, wszystko będzie zależeć od źródła odnawialnego, które będzie używane.

– Fotowoltaika i energetyka wiatrowa mają tę wadę, że są niesterowalne, nie będziemy więc  mieć energii dostępnej 24h/dobę, co niezbędne jest w pracy elektrolizera. Musimy posiłkować się energią z sieci. Wiele z dzisiejszych instalacji tzw. zielonego wodoru w Europie, wiąże się częściowo z greenwashingiem. Gdy patrzymy na raporty firm i ich otoczkę PR-ową, to często pokazuje się samą produkcję zielonego wodoru. Na chwilę obecną na ogół instalacje wiatrowe i fotowoltaiczne nie są dedykowane produkcji wodoru i najczęściej robi się to z nadwyżek energii. Gdy jej nie ma, energię pobiera się z sieci, a udział zielonej energii w miksie zależy od kraju np. w przypadku Francji będzie dużo energii jądrowej, w Polsce – energii węglowej – tłumaczy ekspert w rozmowie z GLOBEnergia.pl.

Czy wodór zastąpi tradycyjne paliwa?

Dr Grzegorz Tchorek informuje, że zielony wodór jest dość trudnym surowcem, biorąc pod uwagę koszty produkcji. Czy ma duże szanse, aby wyprzeć tradycyjne paliwa w transporcie? Tak, ale musi być spełnionych kilka warunków. Ekspert wylicza, że po pierwsze muszą zaistnieć warunki cenowo-kosztowe. Wodór musi dostać formę wsparcia w zakresie jego wytwarzania, czy dla końcowych urządzeń. Technologia jest na dziś dość droga,  wymagająca, ale wciąż się rozwija. Jeżeli nie zostanie przyspieszone tempo rozwoju, nie wygeneruje się efektu skali, to rozwiązania będą droższe. Drugi element to warunki regulacyjne. Potencjał jest tam, gdzie zakazuje się palenia w kominkach, czyli wyrzuca się “brudne” rozwiązania, a instaluje “czystsze”, w efekcie powietrze się poprawia. Musi zaistnieć system instytucjonalny, który wymusi strefy zeroemisyjne, do których nie będzie można wjechać samochodem innym niż zeroemisyjny – elektrycznym, bateryjnym czy elektryczno-wodorowym. System wsparcia finansowo-regulacyjnego powinien się pojawić także dla flot pojazdów komunikacji publicznych. Zdaniem eksperta jest to istotny rynek.

Pojazdy wodorowe mają dzisiaj de facto najwyższą gotowość technologiczną oraz  komercjalizacyjną, mierzoną w liczbie pojazdów już funkcjonujących – na tle innych zastosowań wodoru. Toyota planuje wyprodukować 30 tys. modeli Mirai w 2020 r., ale są też inni producenci jak Honda czy Hyundai, czy producenci europejscy, którzy próbują za tym trendem podążać. W dużej skali istotnym rynkiem pojazdów zasilanych ogniwami na wodór  są np. wózki widłowe.

– Wodór jest technologią póki co droższą i jeszcze przez jakiś czas tak zostanie. Każdy konsument lub przedsiębiorca porównuje ceny i koszty, niestety takie proste porównanie nie zawsze będzie zasadne, ponieważ nie zawsze tam gdzie mogą jeździć pojazdy wodorowe powinniśmy w ogóle kalkulować, że wejdzie chociażby diesel. Trzeba przyznać, że nowe silniki spalinowe są dość mocno wyśrubowane pod względem standardów środowiskowych i problemem są te najstarsze samochody – tłumaczy dr Tchorek.

Bezpieczeństwo a wodór

Jakie wyzwania stoją przed rozwojem infrastruktury zasilania? Często w przestrzeni publicznej pojawią się wątpliwości dotyczące magazynowania wodoru. Dr Tchorek tłumaczy, że wodór jest trudnym pierwiastkiem. Wskazuje, że dość szybko chce się ulatniać, przenika przez wiele materiałów, jest więc problem z jego magazynowaniem. Jest to proces wymagający, ale jako przemysł jesteśmy już na etapie, gdzie magazynowanie opanowano. Technologie, które obecnie się stosuje, to magazynowanie wodoru pod ciśnieniem, zbiorniki kompozytowe, które relatywnie są już też lekkie, jednak są też cenowo trudniej dostępne. Jest też technologia skroplonego wodoru i wielkoskalowego magazynowania w kawernach. W wielu przypadkach są to rozwiązania masowe, funkcjonujące w fazie projektowej i pilotażowej i dające dość obiecujące wyniki.

Według wielu ekspertów, z punktu widzenia logistycznego, wodór powinien być produkowany tam, gdzie jest wykorzystywany. Przewożąc go transportem spalinowym, w efekcie generujemy ślad węglowy. Realizowane są koncepcje wielofunkcyjnych wyspowych stacji, które będą stale zasilane albo energią w sieci, albo punktowo, gdzie połączone są moduły do produkcji wodoru z fotowoltaiki, z wiatru, z instalacją tankowania, i ewentualnie z ogniwem paliwowym. Gdy uzbiera się nadwyżka wodoru, możemy ją zwrócić do sieci w postaci energii elektrycznej. Przy transporcie wodoru są dosyć duże straty, jest to proces wymagający, kosztowny, obarczony względami bezpieczeństwa. Jak tłumaczy ekspert, stacjonarny model produkcji wodoru (on-site) będzie jednym z kilku, który będzie się rozwijał.

Dr Tchorek tłumaczy, że mówiąc o bezpieczeństwie w kontekście technologii wodorowych, musimy mieć też na uwadze, że wszystkie rozwiązania, z którymi mamy do czynienia tj. z gazami paliwami, ciekłymi, stałymi, noszą ze sobą element ryzyka. Kluczowe jest dopracowanie i przestrzeganie procedur bezpieczeństwa.

 – Silniki spalinowe też ulegają pewnemu samozapłonowi w momencie, kiedy nie dokonamy pewnych procedur bezpieczeństwa i nie będziemy postępować zgodnie z instrukcjami, w efekcie zagrożenia się pojawiają. Polski przemysł używa wodór od wielu dekad. Jeżeli dochodzi do incydentu, obok instalacji człowiek jest jednym z krytycznych elementów  – nie pomaga nieuwaga, pośpiech i rutyna. Jest to aspekt, który trzeba mieć na względzie, mocno go wyartykułować. Jeśli się przyłożymy do aspektu bezpieczeństwa, to obawa o ten wymiar w codziennym funkcjonowaniu nie powinna być barierą – mówi Dr Tchorek.

Zielony wodór

Produkcja zielonego wodoru to głównie elektroliza. Elektrolizery są dość drogie, wymagają dużych nakładów.

– Dla przykładu, aby wyprodukować 1 kg wodoru potrzebujemy około 50-55 kWh energii i 10 kg wody, w efekcie uzyskamy 1 kg wodoru i 9 l tlenu, który trzeba gdzieś zagospodarować, gdyż w stanie czystym nie jest koniecznie bezpieczny. Jest to aspekt, o którym często w Polsce się nie mówi, a jestem warty podniesienia. Z 1 kg wodoru uzyskamy około 15 kWh energii, więc to pokazuje skalę strat w tym procesie, natomiast to nie powinno być barierą w upowszechnieniu tej technologii. Są teraz na świecie firmy na świecie, które tworzą takie kanały i takie łańcuchy dostaw, gdzie to tych 55 kilowatogodzin dokładają jeszcze 15 kWh, po to żeby skroplić ten wodór. Do tego jeszcze twierdzą, że będą konkurencyjni, bo mniej martwią się nie tym, ile kWh trzeba włożyć, tylko jaka jest cena jednej kWh, a wiemy, że w momentach nadwyżkowych może być ujemna – mówi ekspert. Najbardziej efektywna będzie produkcja wodoru z nadwyżek energii, z tzw.  energii śmieciowej, gdyż nie zawsze wiadomo, jak ją zagospodarować.

Ekspert tłumaczy, że my jako ludzie jesteśmy tak skonstruowani, że jakiś problem rozkładamy na czynniki pierwsze. Wnioskujemy na podstawie tych czynników, ale zapominamy to wszystko złożyć w całość przed podjęciem ostatecznych decyzji. Wodór może mimo tych kosztów być dobrym instrumentem zarządzania ryzykiem systemowym ograniczając problem niesterowalności OZE i podniesienia jej efektywności.

Waluta XXI wieku

Wodór jest także instrumentem, który pozwala handlować nadwyżkami energii z OZE. Jak tłumaczy dr Tchorek, nie da się energie elektrycznej  spakować do kontenera i przywieźć z Australii, ale wodór czy amoniak, dzięki któremu można wodór transportować, już tak. Niektórzy eksperci mówią, że nie jest zwykłym nośnikiem energii, a walutą XXI wieku w energetyce.

Krytycznym elementem w rozwoju wodoru w Polsce to infrastruktura zasilania. Ekspert tłumaczy, że jest to dylemat kury i jajka, ale nie warto o nim zbyt dużo dyskutować, trzeba doprowadzić do wybudowania jednej lub dwóch stacji w Polsce np. w formule badawczej. Niektóre firmy zapowiedziały budowę stacji w takiej formule, jak LOTOS, PKN ORLEN, PGNIG.

– Mamy przestrzeń do budowy stacji w obszarach jak porty, huby komunikacyjne, czyli tam gdzie jest duża ilość podmiotów i potencjalnych nabywców wodoru i technologii wodorowych. Z tych stacji mogłyby korzystać wózki widłowe, maszyny, urządzenia które wymagają dużo energii. Przewaga wodorowego pojazdu nad bateryjnym jest taka, że dosyć szybko daje się go zasilić, bateria ładuje się długo. Jeżeli wózki widłowe pracują w cyklu trzech zmian i muszę czekać 6-8 godzin na ładowanie, bądź znacznie szybciej, to nie jest to efektywne, także dla samej baterii – tłumaczy ekspert.

W przekonaniu naszego rozmówcy, wodór to rozwiązanie, które punktowo mogło być wykorzystywane przy dużej skali. Powstanie regulacji zmniejszy element ryzyka także dla inwestorów.

Redakcja: Patrycja Rapacka

 

Dr Grzegorz Tchorek

Katedra Gospodarki Narodowej, Wydział Zarządzania Uniwersytetu Warszawskiego