Nowa gałąź gospodarki

Według najnowszej analizy Aurora Energy Research, na która powołuje się portal renews.biz, rozwój wodoru przyczyni się do powstania nowej gałęzi przemysłu w Europie, której wartość przekroczy 120 mld dol. w 2050 r. Obecnie europejski rynek wodoru jest mały i ogranicza się głównie do rafinerii i produkcji amoniaku. Popyt na wodór zwiększy się z obecnego poziomu 327 TWh do 2500 TWh w połowie XXI wieku, z czego zapotrzebowanie na niskoemisyjny wodór będzie obejmowało 700 TWh. Według analityków Aurory, lata 2030 -2040 to okres największego potencjału wykorzystania wodoru w transporcie, w szczególności w transporcie ciężkim tj. pociągach, autobusach czy ciężarówkach. Drugim obszarem będzie ogrzewnictwo, gdzie wodór ma zastępować gaz ziemny.

Liderem europejskim już dziś są Niemcy, które opublikowały strategię rozwoju w czerwcu 2020 r., miesiąc później w lipcu strategię wodorową przedstawiła Komisja Europejska. Innymi silnymi rynkami są Niderlandy, Wielka Brytania oraz Norwegia, skupione na rozwoju zielonego i niebieskiego wodoru. W przypadku wodoru produkowanego z pomocą OZE, liderami mogą zostać Francja, Hiszpania oraz Portugalia. Wiele krajów liczy na szerokie zastosowanie wodoru w dekarbonizacji transportu. O szanse na praktyczne wdrożenie tej technologii w transporcie spytaliśmy polskich ekspertów.

Który kolor wodoru w transporcie?

Który rodzaj – zielony, niebieski, fioletowy czy szary – jest najbardziej pożądany w sektorze transportu? Dr Grzegorz Tchorek z Katedry Gospodarki Narodowej, Wydział Zarządzania Uniwersytetu Warszawskiego zauważa, że z perspektywy zasilenia pojazdów sektor transportowy nie będzie przykładał wagi do rodzaju paliwa, które zostanie użyte w produkcji wodoru. Istotne, 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 zmienjszania 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.

Produkcja zielonego wodoru to głównie elektroliza.  Dr Tchorek podkreśla, że elektrolizery są dość drogie i 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 jest 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, które tworzą takie kanały i takie łańcuchy dostaw, gdzie do 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.

Trzeba zacząć od rozpowszechnienia wodoru w transporcie

– Po pierwsze, należy odpowiedzieć na pytanie, skąd będziemy brać zielony wodór, ponieważ od tego czynnika zależy powodzenie wprowadzania wodoru jako nośnika energii w transporcie – tłumaczy w rozmowie z GLOBEnergia.pl Marek Brzeżański, Dyrektor Instytutu Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Krakowskiej. Jak wskazuje Brzeżański, Polska jest potęgą w produkcji wodoru szarego, ale to nie rozwiązuje problemów ekologicznych. Proponuje użycie każdej formy wodoru na początku, w tym także szarego, niebieskiego lub turkusowego, aby rozpowszechnić ten rodzaj nośnika energii w transporcie.

Brzeżański tłumaczy, że stworzenie sieci stacji dystrybucji zielonego wodoru jest ze wszech miar pozytywne, lecz działania w tym kierunku powinny być zsynchronizowane z odbiorcami tego paliwa. Opłacalności tego przedsięwzięcia nie rozwiąże kilkaset, czy nawet kilka tysięcy samochodów osobowych napędzanych ogniwami paliwowymi. Odbiorcami powinny stać się duże, państwowe spółki komunikacyjne, które mogą zainwestować duże środki finansowe w ten typ proekologicznego transportu. Ekspert wskazuje tu autobusy miejskie oraz transport szynowy. Według szacunków, budowa stacji oferującej wodór do celów transportowych kosztuje kilka milionów euro, stwarzając tym samym barierę dla inwestorów prywatnych, którzy oceniają szanse na zwrot inwestycji, a nie korzyści ekologiczne.

Podobnie wypowiada się dr Tchorek. 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, natomiast bateria ładuje się długo. Jeżeli elektryczne wózki widłowe pracują w cyklu trzech zmian i muszę czekać 6-8 godzin na ładowanie, to nie jest 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.

Jaka przyszłość czeka samochody napędzane wodorem?

Brzeżański stwierdza, że współcześnie oferowane samochody osobowe napędzane ogniwami paliwowymi są w pełni dojrzałymi konstrukcjami, gotowymi do powszechnego wdrożenia.

– Sam osobiście przejechałem takim samochodem ponad 1000 km, mierząc osiągi, parametry eksploatacyjne oraz wielokrotnie tankowałem ten pojazd na dostępnych stacjach napełniania wodorem (w Berlinie i okolicach). Na tej podstawie mogę stwierdzić, że od strony użytkowej pojazd tego typu nie stwarza żadnych barier dla odbiorców eksploatujących obecnie standardowe pojazdy – tłumaczy Brzeżański.

Dyrektor Instytutu Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Krakowskiej informuje, że standardy bezpieczeństwa eksploatacji tego typu pojazdów są również spełnione.

– Dyskusja na ten temat była prowadzona podczas ostatniego kongresu bezpieczeństwa wodorowego w Adelajdzie w Australii, gdzie mogliśmy podzielić się polskimi doświadczeniami w tym zakresie. W mojej opinii zespół napędowy z ogniwami paliwowymi  zasilanymi wodorem jest obecnie najbardziej realną możliwością zastąpienia tłokowych silników spalinowych w transporcie oraz w napędzie maszyn przemysłowych – tłumaczy w rozmowie z GLOBEnergia Marek Brzeżański.

Ekspert podkreśla, że ten rodzaj elektryfikacji transportu nie ma takich ograniczeń, jakie występują w elektrycznych napędach bateryjnych i może być stosowany we wszystkich kategoriach pojazdów, łącznie z pojazdami szynowymi.

 

Patrycja Rapacka

Analityk i redaktor w GLOBEnergia. Transformacja energetyczna, OZE, offshore wind, atom