Przejdź do treści

Wodorowa rewolucja, czyli o tym jak Polska postawiła na gospodarkę wodorową

Na początek trochę o samym wodorze

Wodór jest ogólnie traktowany jako czyste oraz niewyczerpane źródło energii. W wyniku spalania tego pierwiastka powstaje jedynie woda, więc nie mamy tu do czynienia z emisją szkodliwych substancji do atmosfery. Chociaż obecnie wodór znajduje zastosowanie głównie w rafineriach i przemyśle (zgodnie z szacunkami Międzynarodowej Agencji Energii światowe zapotrzebowanie na wodór w 2020 r. wyniosło 90 mln ton), to uważa się, że może zostać w przyszłości konkurencyjną alternatywą dla paliw kopalnych i odegrać istotną rolę w procesie dekarbonizacji gospodarek światowych. Według raportu Międzynarodowej Agencji Energetyki Odnawialnej opublikowanego w styczniu 2022 r., aby osiągnąć cel ograniczenia wzrostu średniej temperatury powierzchni Ziemi do 1,5 stopnia Celsjusza, to czysty wodór (pochodzący z zeroemisyjnych procesów i instalacji) powinien w 2050 roku zaspokajać już 12 % końcowego zużycia energii. Taka redukcja jest możliwa, gdy wszystkie sektory gospodarki ograniczą swoje emisje gazów cieplarnianych a zwłaszcza przemysł ciężki i transport dalekosiężny, gdzie liczba potencjalnych rozwiązań jest mocno ograniczona. Wodór jest tutaj idealnym rozwiązaniem, głównie ze względu na swój uniwersalny charakter jako paliwo, wysoką wartość energetyczną oraz bezpieczne i praktycznie bezterminowe możliwości magazynowania. To ostatnie wydaje się szczególnie istotne, zwłaszcza gdy uwzględnimy wzrastający udział OZE, wymagających elastyczności źródeł współpracujących i infrastruktury akumulującej energię – oba są w zasięgu H2.

Czy aby na pewno każdy wodór jest czysty?

Choć sam wodór jest postrzegany jako bezemisyjne źródło energii, to problem może stanowić jego produkcja. Obecnie wodór na skalę przemysłową produkowany jest głównie z pomocą reformingu parowego, tj. zachodzącej w temperaturze około 800 stopni Celsjusza reakcji katalitycznej z parą wodną (a mówiąc prościej mamy tu do czynienia z rozbiciem cząsteczek metanu cząstkami wody, w wyniku czego otrzymujemy tlenek węgla i wodór). Ta metoda nie jest przyjazna środowisku, gdyż przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych, a uzyskiwany z niej pierwiastek określa się „szarym wodorem”. Co więcej, zużycie wody jest tutaj dość duże i wynosi od 6 do 13 kg na 1 kg wyprodukowanego wodoru. Istnieje również możliwość wyłapywania gazów cieplarnianych emitowanych w trakcie reformingu, a wytwarzany w ten sposób pierwiastek zyskuje wtedy miano „niebieskiego wodoru”.

Bardziej przyjaznym środowisku, a tym samym najbardziej pożądanym rozwiązaniem jest pozyskiwanie H2 z reakcji elektrolizy wody (pod wpływem różnicy potencjałów następuje rozkład wody na wodór i tlen). Jeśli proces nie będzie skutkował emisją gazów cieplarnianych, to jego produkt będzie „czysty”. W taki sposób ma być wytwarzany m.in. zielony lub czerwony wodór. Kolor symbolizuje kolejno OZE i atom.

Na sam koniec warto wspomnieć o dwóch rodzajach, których produkcja ma najbardziej negatywny wpływ na środowisko, czyli „czarnym wodorze” wytwarzanym z węgla kamiennego oraz „brunatnym wodorze” produkowanym przy zastosowaniu węgla brunatnego. Ilość wyemitowanego dwutlenku węgla w przypadku gazyfikacji węgla kamiennego wynosi 157 kg CO2/GJ i 170 kg CO2/GJ dla węgla brunatnego, podczas gdy dla reformingu parowego jest to 74 kg CO2/GJ. Zatem, wodór jest w istocie czystym źródłem energii, ale tylko wtedy, gdy cały proces jego wytwarzania pozostaje nieszkodliwy dla środowiska.

Polska miodem i wodorem płynąca

Polska wytwarzając 1,3 mln ton wodoru rocznie jest trzecim co do wielkości producentem tego pierwiastka w Unii Europejskiej, zaraz po Holandii (1,5 mln ton) i Niemczech (2,5 mln ton), oraz piątym na świecie. Niestety nie jest to wodór bezemisyjny a zdecydowana większość tego paliwa pozyskiwana jest w procesie reformingu parowego, do którego stosuje się gaz ziemny.

Plany na przyszłość pozostają jednak ambitne, a Polska jako kraj, który zobowiązał się do osiągnięcia neutralności klimatycznej, poszukuje wszelkich możliwości do dekarbonizacji każdego sektora gospodarki. Jednym z filarów transformacji energetycznej ma być właśnie zielony wodór, który może służyć jako nośnik energii, surowiec czy być wykorzystywanym do magazynowania energii elektrycznej pozyskiwanej sezonowo ze źródeł odnawialnych. Jak podaje wiceprezes Hydrogen Poland, Krzysztof Kochanowski, w 2035 r. Polska powinna mieć zainstalowany 1 GW mocy wytwórczych związanych z zielonym wodorem, a w 2040 r. od 1,5 GW do 2 GW.

W Koninie powstaje ponadto pierwsza polska instalacja do produkcji wodoru. Budowana na terenie elektrowni Konin jednostka ma funkcjonować w oparciu o elektrolizery z membraną elektrolitowo-polimerową, a energia elektryczna wykorzystywana do celu eksploatacji elektrolizera ma pochodzić w całości z odnawialnych źródeł energii. Jest to również pierwsza instalacja tego typu w Polsce, na którą przyznano już dofinansowanie ze środków unijnych w wysokości 4,5 mln euro.

Następny przystanek: „Gospodarka wodorowa”

Na początku listopada 2021 r. Rada Ministrów podjęła uchwałę ws. przyjęcia „Polskiej strategii wodorowej do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.”.  Zgodnie z tym dokumentem strategicznym gospodarka wodorowa jest rozumiana łącznie jako: technologie wytwarzania, magazynowania, dystrybucji i wykorzystania wodoru, obejmujące scentralizowane i rozproszone systemy wytwarzania, magazynowania, transportu wodoru z wykorzystaniem sieci przesyłowej i dystrybucyjnej jak i innych form transportu, a następnie wykorzystanie go jako produktu końcowego (transport, przemysł, ciepłownictwo i energetyka zawodowa, przemysłowa i rozproszona w układach wytwarzania energii elektrycznej), oraz jako substratu w procesach przemysłowych, w tym w ramach wodorowych magazynów energii, do wytwarzania syntetycznych paliw i nośników energii.

Dokument wyróżnia sześć głównych celów rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce:

  • wdrożenie technologii wodorowych w energetyce,
  • wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie,
  • wsparcie dekarbonizacji przemysłu,
  • produkcję wodoru w nowych instalacjach,
  • sprawny i bezpieczny przesył wodoru,
  • stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

Wskaźnikami osiągnięcia tych celów w 2030 r. mają z założenia być:

  • osiągnięcie 2 GW mocy instalacji do produkcji wodoru i jego pochodnych z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii, w tym zwłaszcza instalacji elektrolizerów,
  • użytkowanie od 800 do 1000 nowych autobusów wodorowych,
  • powstanie minimum 32 stacji tankowania i bunkrowania wodoru,
  • oraz co najmniej 5 dolin wodorowych.

Technologiczne i regulacyjne kłody pod nogi

Niestety, jak stwierdza Polski Instytut Ekonomiczny w swoim raporcie z 2020 r., Polska posiada niewielki w porównaniu z krajami wysoko rozwiniętymi gospodarczo potencjał technologiczny w obszarze gospodarki wodorowej, czego przykładem jest stosunkowo mała liczba polskich firm wyspecjalizowanych w tym zakresie.

Co więcej, przeszkodą dla rozwoju systemu innowacji w obszarze wodoru oraz całej gospodarki wodorowej z pewnością jest niska dojrzałość rynku, a co za tym idzie brak wystarczających regulacji prawnych oraz instrumentów wsparcia.

Widoczny jest również brak otwarcia na współpracę, zarówno między organizacjami krajowymi, jak i zagranicznymi mającej na celu stymulowanie rozwoju gospodarki wodorowej. Potrzebna jest zatem wzmożona promocja i stosowanie zachęt ze strony administracji do tego typu działań.

Wodorowa ofensywa czy medialna ściema

Podsumowując, Polska ma ambitne plany, ale także olbrzymie wyzwania, jeśli chodzi o rozwój sektora wodorowego. Głównym problemem na chwilę obecną jest fakt, że blisko 95 proc. wodoru wykorzystywanego w gospodarce pochodzi z paliw kopalnych. Na dodatek, rynek ten, aby mógł się dalej dynamicznie rozwijać w naszym kraju, potrzebuje przejrzystych regulacji wodorowych. Niemniej, rozwiązaniem tego problemu może być zapowiedziana na 2022 r. przez panią Minister Klimatu i Środowiska, Annę Moskwę tzw. konstytucja wodorowa. Chodzi tu przede wszystkim o projekt nowelizacji szeregu obecnie obowiązujących aktów prawnych, w tym szczególnie Prawa energetycznego oraz ustawy o wspieraniu produkcji wodoru ze źródeł niskoemisyjnych. Towarzyszyć mają temu także rozporządzenia mające zredukować ryzyko inwestycji związanych z wdrażaniem technologii wodorowych.

Polska posiada również pierwsze w Unii Europejskiej porozumienie sektorowe na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej, do którego dołączyło już mniej więcej 200 podmiotów. Mało tego, w Polsce powstają kolejne doliny wodorowe (m.in. Podkarpacka, Śląsko-Małopolska oraz Dolnośląska Dolina Wodorowa), które za cel mają postawiony integrację podmiotów z różnych sektorów i tworzenie sieci powiązań, służących rozwijaniu łańcucha wartości gospodarki wodorowej.

Dużą rolę w rozwoju wodoru nad Wisłą mogą odegrać także przedsiębiorstwa, prowadzące badania, inwestujące i opracowujące nowe, innowacyjne rozwiązania. Z jednej strony mamy spółki Skarbu Państwa jak Grupa Orlen, która chce przeznaczyć do 2030 r. 7,4 mld zł na inwestycje związane z zielonym wodorem. Z drugiej strony, ZE PAK, czyli prywatny koncern energetyczny Zygmunta Solorza, ma w planach odejście od paliw kopalnych m.in. dzięki wodorowi. Ogólnie rzecz biorąc, Polska ma potencjał do budowy gospodarki wodorowej, ale jest dopiero na samym początku tego procesu.

Mateusz Świtaj

https://businessinsider.com.pl/technologie/nowe-technologie/wodor-paliwo-przyszlosci-jak-moze-zmienic-motoryzacje/lg8c0b9

https://e-magazyny.pl/magazyny-energii/wodor-jako-zrodlo-energii-wyzwania-i-perspektywy/

https://www.euractiv.pl/section/energia-i-srodowisko/news/wodor-polska-energia-transofrmacja-klimatyczna-energetyka-unia0europejska-wegiel-oze/

https://www.cire.pl/artykuly/materialy-problemowe/184042-bezemisyjny-przemysl-i-popularyzacja-transportu-na-wodor

https://www.cire.pl/artykuly/materialy-problemowe/geopolityka-transformacji-energetycznej-czynnik-wodorowy

https://www.cire.pl/artykuly/materialy-problemowe/154373-wodor-do-wytwarzania-i-magazynowania-energii-elektrycznej

https://portalkomunalny.pl/produkcja-zielonego-wodoru-w-polsce-coraz-blizej-rynek-czeka-na-specustawe-wodorowa-429305/

https://pie.net.pl/wp-content/uploads/2021/01/PIE-PP_Wodor.pdf

https://www.money.pl/gospodarka/polska-na-powaznie-zabiera-sie-za-wodor-beda-nowe-przepisy-6723394510044128a.html

https://biznesalert.pl/konstytucja-wodorowa-jest-w-planach-ministerstwa-klimatu-i-srodowiska-na-2022-rok/

https://www.wnp.pl/artykuly/europa-stawia-na-wodor-polska-ma-dobra-pozycje-startowa,576046.html

https://klasterwodorowy.pl/zastosowanie-wodoru-w-przemysle,20,pl

https://www.paconsulting.com/newsroom/expert-opinion/the-water-report-the-water-industry-in-a-hydrogen-economy-12-july-2021/

https://www.anu.edu.au/files/document-collection/ZCWP02-21%20Clean%20hydrogen%20emissions%20and%20costs_1_1.pdf

https://www.wnp.pl/nafta/wodorowy-wyscig-z-przeszkodami,488517.html

O autorze

Strona internetowa | Artykuły

Studenckie Koło Naukowe Energetyki SGH jest organizacją zrzeszającą osoby, których zainteresowania związane są z szeroko pojętą branżą energetyczną. Koło skupia wokół siebie studentów zarówno Szkoły Głównej Handlowej, jak również Politechniki Warszawskiej i innych Warszawskich uczelni.