Gospodarka - Świat

Wodór będzie napędzał zieloną rewolucję?

Unia Europejska mocno liczy na to, że paliwo wodorowe pozwoli odejść jej od węgla i ropy. Zmiany nie będą jednak proste.

Wodór jest uznawany za ekologiczne paliwo przyszłości. Jak na razie jednak tylko 5 proc. jego światowej produkcji jest uzyskiwane w wyniku procesu elektrolizy.

Foto: Bloomberg

Gwałtownie rosnące ceny uprawnień do emisji CO2 oraz globalna moda na neutralność klimatyczną wymuszają poszukiwania „cudownego paliwa", które będzie napędzać globalną gospodarkę w zeroemisyjnym świecie. Jednym z kandydatów na to „energetyczne panaceum" jest wodór. Jest to przecież najczęściej występujący pierwiastek w przyrodzie, do tego „ekologiczny", dający się raczej łatwo transportować i przechowywać. Pierwszy silnik napędzany wodorem zbudowano już w 1807 r., a w latach 50. i 60. XX wieku konstruowano rakiety napędzane tym gazem. Długo jednak przegrywał on z innymi paliwami. Technologie oparte na wodorze były pod wieloma względami niedoskonałe i mniej efektywne od opartych na paliwach kopalnych. Od tego czasu technika poszła jednak mocno do przodu. W Niemczech jeżdżą już dwa pociągi zasilane wodorem, brytyjska firma JCB skonstruowała koparkę z silnikiem napędzanym tym gazem, a koncern Airbus planuje wyprodukować wodorowy samolot. Unia Europejska uczyniła wodór ważną częścią swojej strategii energetycznej. Planuje ona, że do 2024 r. będzie produkowanych w UE do 1 mln ton rocznie tzw. zielonego wodoru, czyli pochodzącego ze źródeł odnawialnych, a w latach 2025–2030 produkcja ma wzrosnąć do 10 mln ton rocznie. W 2050 r. zielony wodór ma odpowiadać za 24 proc. zapotrzebowania UE na energię.

Różne kolory zmian

Obecnie w przemyśle najczęściej stosuje się tzw. szary wodór, uzyskiwany w wyniku procesu reformingu parowego gazu ziemnego lub gazyfikacji węgla. Z jego produkcją wiąże się jednak emisja CO2. Można też wychwytywać wodór ze spalin, w czasie procesu sekwestracji dwutlenku węgla. W ten sposób powstaje bardziej ekologiczny niebieski wodór. W procesie pirolizy metanu pozyskuje się turkusowy wodór, ale za najczystszy uznawany jest gaz uzyskiwany w wyniku elektrolizy wody. By jednak tej elektrolizy dokonać, potrzebna jest energia ze źródeł zewnętrznych. Jeśli do tego procesu wykorzystuje się odnawialne źródła energii, to pozyskiwany jest zielony wodór, a jeśli energię z reaktorów nuklearnych, to mamy do czynienia z fioletowym wodorem. Obecnie 95 proc. wodoru produkowanego na całym świecie nie jest uzyskiwane w wyniku elektrolizy. Komisji Europejskiej jednak bardzo mocno zależy na produkcji zielonego wodoru. Chce więc, by do 2024 r. pracowały w UE elektrolizery wykorzystujące 6 GW energii odnawialnej i by do 2030 r. ich moce wzrosły do 40 GW.

Oczywiście nie tylko Europa chce rozwijać tę technologię. Pracują nad jej wykorzystywaniem nawet państwa tradycyjnie opierające swoją energetykę na ropie, takie jak Arabia Saudyjska i ZEA. – Jeśli Europa chce kupować więcej wodoru, saudyjskiego zielonego wodoru, bylibyśmy bardziej niż szczęśliwi, a nawet jeśli warunki ekonomiczne na to pozwolą, możemy pompować go aż do Europy – stwierdził w marcu 2021 r. książę Abdulaziz bin Salman, saudyjski minister energetyki. Jego kraj wysłał już do Japonii pierwszy transport tzw. zielonego amoniaku, wyprodukowanego z wodoru pozyskanego za pomocą elektrolizy.

Rosja widzi natomiast w produkcji wodoru kolejną szansę na zwiększenie swych wpływów energetycznych w Europie. Chce oprzeć się na ścisłej współpracy z Niemcami. Pojawiły się już nawet pomysły, by gazociągiem Nord Stream 2 przesyłać do Niemiec rosyjski wodór zamiast „nieekologicznego" gazu ziemnego. „Propozycje dotyczące współpracy w zakresie energetyki wodorowej złożył stronie niemieckiej również Gazprom. 1 grudnia 2020 r. podczas rosyjsko-niemieckiego forum surowcowego przedstawiciel koncernu Aleksander Iszkow ogłosił plany utworzenia spółki Gazprom Wodór. Wśród głównych obszarów działalności wskazano projekty pilotażowe, opracowywanie technologii niskoemisyjnego magazynowania oraz transportu mieszanek metanu i wodoru, a także samego wodoru. Jedną z pierwszych propozycji ogłoszonych przez koncern jest budowa dużego zakładu produkcji wodoru z metanu na terytorium Niemiec, niedaleko punktów wyjścia gazociągów Nord Stream 1 i Nord Stream 2. Poza tym Gazprom zaproponował możliwość eksportu wodoru do Europy w połączeniu z rewersowymi dostawami dwutlenku węgla z przeznaczeniem do utylizacji lub magazynowania w Rosji" – piszą analitycy Ośrodka Studiów Wschodnich.

To, czy niemiecko-rosyjski sojusz wodorowy zostanie wdrożony na dużą skalę, będzie jednak zależało m.in. od tego, czy Rosja dokona transformacji energetycznej również u siebie. Niemcom zależałoby przecież na wodorze produkowanym z wykorzystaniem elektrolizy, za pomocą niemieckich technologii. „Niemcy stawiają w pierwszej kolejności na rozwój europejskiego rynku wodoru, na którym mogłyby pełnić rolę hubu, i liczą, że większość surowca sprowadzać będą gazociągami przede wszystkim z Holandii i Norwegii (ze względu na potrzeby przemysłu preferowany jest przesył czystego wodoru, a nie w formie domieszki do gazu ziemnego). Wśród potencjalnych dostawców wymienia się także Francję czy Ukrainę. Duże znaczenie przypisuje się ponadto możliwości sprowadzania wodoru lub jego pochodnych drogą morską spoza Europy – w tym celu Berlin rozwija już współpracę m.in. z państwami Afryki Północnej i Zachodniej, a także z Australią oraz Chile. Dla RFN istotnym argumentem przemawiającym za rozwijaniem partnerstw na tym polu z ww. krajami jest atrakcyjność zielonego wodoru – postawienie nań pozwala bowiem na wykorzystywanie rodzimych technologii dotyczących jego produkcji (zarówno elektrolizery, jak i instalacje OZE)" – dodają eksperci OSW.

Energetyka wodorowa może być również szansą dla Polski. Nasz kraj produkuje ponad 1 mln ton tego gazu rocznie (w 2018 r. nasze moce produkcyjne oceniano na 1,3 mln ton rocznie, co plasowało nas pod tym względem na trzecim miejscu w UE – wyprzedzały nas tylko Holandia i Niemcy). Grupa Orlen zapowiedziała niedawno, że w ramach programu Hydrogen Eagle wybuduje sześć hubów wodorowych i 100 stacji tankowania wodorem w Polsce, w Czechach i na Słowacji. Wodór ma być produkowany z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Grupa Ciech zapowiada natomiast, że wodór ma jej pomóc w przeprowadzeniu dekarbonizacji do 2040 r.

Na naszą niekorzyść może grać jednak to, że jak na razie dominuje w Polsce produkcja szarego i niebieskiego wodoru, a nie preferowanego przez Brukselę zielonego paliwa. – Polska zabiega o zwiększenie dopłat dla szarego i niebieskiego wodoru w okresie przejściowym polskiej dekarbonizacji. W upowszechnianiu wykorzystania wodoru konieczny jest rozwój całkiem nowych technologii, m.in. w obszarze jego magazynowania i transportu, dlatego ważne jest, aby Komisja Europejska nie dyskryminowała różnych rodzajów wodoru ani w zakresie finansowania, ani tym bardziej w zakresie regulacji, przynajmniej w początkowym okresie wdrażania. Bruksela upatruje jednak przyszłości w zielonym wodorze, nawet jeśli tymczasowo wesprze też inne kolory. Dlatego otwartą kwestią pozostaje inwestowanie w przejściowe rozwiązania w Polsce – stwierdził Tomasz Zieliński, prezes zarządu Polskiej Izby Przemysłu Chemicznego.

Kwestia kosztów

Każde ambitne plany transformacji energetycznej mogą jednak łatwo rozbić się o koszty. Prognozy mówiące, że wodór zastąpi benzynę do napędu samochodów są już snute od dziesięcioleci, a mimo to jedynie nieliczne stacje benzynowe oferują paliwo wodorowe. Nawet w kraju tak progresywnym ekologicznie jak Niemcy wodór można zatankować na 100 stacjach benzynowych spośród 14,5 tys. istniejących. O ile zasilanie wodorem może być opłacalne w przypadku dużych ciężarówek, to wodorowe auta osobowe przegrywają konkurencję z elektrycznymi. Skoro bowiem wytwarzanie zielonego wodoru wymaga dużych ilości prądu, to czy zamiast tankować wodór nie lepiej tym prądem zasilać baterie do aut elektrycznych?

Przeciętny koszt produkcji kilograma zielonego wodoru wynosił w 2020 r. 6 USD. I był to poziom sprawiający, że to paliwo było mniej konkurencyjne choćby od gazu ziemnego. Czasem udaje się ten koszt obniżyć do 2,5 USD za kilogram (BloombergNEF podaje, że ceny zielonego wodoru wynoszą od 2,5 USD do 6,8 USD za kilogram). Dużo tańszy jest szary i niebieski wodór. Według Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) koszt produkcji szarego wodoru to 1 USD – 1,8 USD za kilogram, a niebieskiego to 1,4 USD – 2,4 USD za kilogram. Szary i niebieski wodór mogą być jednak uznawane za niewystarczająco ekologiczne. Podobnie jak fioletowy wodór, wytwarzany za pomocą prądu z elektrowni jądrowych. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) prognozuje, że do 2050 r. świat będzie potrzebował od 134 mln do 158 mln ton zielonego wodoru rocznie. Analitycy Recharge wyliczyli, że do wyprodukowania takiej ilości tego surowca potrzebne byłoby 4240 GW z paneli słonecznych, gdy w 2018 r. panele te dawały na całym świecie 480,4 GW. By zielony wodór stał się „magicznym paliwem przyszłości", potrzeba więc gigantycznej rozbudowy energetyki odnawialnej. Lub znacznego udoskonalenia samej technologii pozyskiwania zielonego wodoru, tak by była bardziej opłacalna.

Powiązane artykuły


REKLAMA: automatycznie wyświetlimy artykuł za 15 sekund.