Wodór – paliwo przyszłości czy kosztowna fanaberia?
Wodór to najlżejszy pierwiastek we wszechświecie, który wielu uważa za „paliwo przyszłości”. Wizje gospodarki wodorowej rozpalają wyobraźnię: zeroemisyjne paliwo zasilające wiele sektorów gospodarki – od samochodów po huty stali. Czy jednak ten mały atom H2 uniesie ciężar transformacji energetycznej? A może balon wodorowego hype’u pęknie, gdy zajrzymy do arkusza kalkulacyjnego?
O technologiach wodorowych, które mają zrewolucjonizować przemysł, mówi się już od dobrych kilkudziesięciu lat. Sprawdźmy zatem opłacalność technologii wodorowych na podstawie aktualnych danych z lat 2024-2025.
Wodór zielony, niebieski, czy szary – ile to kosztuje?
Zacznijmy od kolorów wodoru. Tzw.wodór szary powstaje bezpośrednio z wykorzystaniem paliw kopalnych (najczęściej z gazu ziemnego przez reforming metanu), emitując przy tym znaczne ilości tlenku węgla CO, który jak wiadomo jest jednym z gazów cieplarnianych.
Wodór niebieski, powstaje w wyniku tego samego procesu, jednak powstający w dalszych etapach procesu dwutlenek węgla, jest wychwytywany, a następnie magazynowany pod postacią tzw. instalacji (CCS/CCUS –Carbon capture and storageCarbon capture, utilization and storage).
Zielony wodór natomiast, produkuje się poprzez elektrolizę wody, która jest zasilana energią odnawialną. Wszystkie procesy, różnią się od siebie przede wszystkim opłacalnością. Według analizy BloombergNEF z 2023 r. produkcja szarego wodoru kosztuje średnio 0,98–2,93 USD za kg, niebieskiego 1,8–4,7 USD/kg, a zielonego aż 4,5–12 USD/kg. Innymi słowy – ekologiczny wodór jest na ten moment nawet kilkukrotnie droższy od tego powstającego bezpośrednio z gazu. Nic w tym dziwnego, gdyż proces reformingu parowego jest niezwykle dobrze poznany, a także opłacalny. Stąd, to głównie dzięki tej metodzie, otrzymywane jest obecnie większość wodoru.
W praktyce jednak, rozstrzał cen jest duży wyższy - zależy to od lokalnych kosztów energii. Przykładowo w Europie (przy drogim gazie i prądzie) zielony wodór to ok. 5–6 € za kg, podczas gdy cena wodoru szarego wynosi poniżej 2 €. W odbiciu do tego, w Chinach, czy w ogóle na Bliskim Wschodzie zielony wodór potrafi zejść w okolice 6 $/kg, ale np. w północno-zachodniej Europie w 2024 r. wciąż cena ta przekraczała 8 $/kg.
Skąd zatem biorą się przedstawione kwoty? Szary wodór jest niezwykle tani, gdyż tak jak wspomniano, jego produkcja opiera się głównie o gaz ziemny. Jednak kosztuje ona wiele pod kątem środowiskowym – emisja CO2 wynosi nawet 9 kg na 1 kg wyprodukowanego H₂.
W 2022 r. skok cen gazu sprawił, że szary wodór chwilowo podrożał, przez co zwiększyła się atrakcyjność zielonego wodoru, jednak normalizacja rynku znów odsłoniła przepaść cenową. Mimo to prognozy są optymistyczne: rosnąca skala produkcji elektrolizerów (Chińczycy już zalewają rynek tańszymi urządzeniami) ma obniżyć koszty o 50% do 2030 r., a tańszy prąd z farm wiatrowych i słonecznych dodatkowo przyczyni się do tej sytuacji. Marzeniem jest jednak zejście do ceny średnio 1 $/kg zielonego H₂ i to w ciągu dekady! Czy to realne?
W USA ruszyły już pokaźne dopłaty – nawet 3 $ za kg zielonego wodoru (ulga podatkowa IRA) – które mogą pokryć połowę kosztów produkcji. Według raportu Brattle Group dla Departamentu Energii cel „Hydrogen Shot” (1 $/kg) do 2030 r. jest jak najbardziej realny i do osiągnięcia w najbliższych latach. Brzmi świetnie, ale diabeł tkwi jak zwykle w szczegółach – potrzebne są bowiem gigantyczne inwestycje w OZE (zwłaszcza w Polsce). Według danych, osiągnięcie produkcji na poziomie 30 mln ton H₂ rocznie (prognozowane zapotrzebowanie USA na 2040r.) wymaga budowy 700 GW nowych źródeł odnawialnych – to ponad połowa całej obecnej mocy elektrycznej USA! Wodorowe cuda nie zdarzą się bez ogromnych nakładów finansowych (i oczywiście politycznej woli).
Magazynowanie i transport wodoru
Sam koszt produkcji to jedna z wielu kwestii dotyczących wodoru, jednak należy pamiętać, że ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne, jak np. łatwa dyfuzja sprawia, że wodór ciężko „utrzymać”, czyli po prostu zmagazynować i przetransportować. Jego atomy są tak małe, że potrafią przenikać przez materiały i ulatniać się niczym duch. Przechowywanie pod ciśnieniem wymaga specjalnych, drogich zbiorników. By „zmieścić” więcej energii, można wodór skroplić (schłodzić do -253°C), jednak jest to proces zużywający ok. 30% energii paliwa – dużo, a i tak w litrze ciekłego H₂ jest trzykrotnie mniej energii niż w litrze benzyny. Dla porównania: 1 kg wodoru ma imponujące 120 MJ energii (3x więcej niż 1 kg benzyny), ale 1 litr wodoru (ciekłego) to tylko ~8 MJ, podczas gdy litr benzyny ~32 MJ.
Transport rurociągami również rodzi wyzwania. Można oczywiście przystosować część gazociągów do wodoru, ale wymaga to kosztownych modyfikacji (H₂ sprawia, że stal kruszeje – tzw. kruchość wodorowa).Niemcy, widząc przyszłe potrzeby przemysłu, zatwierdzili plan budowy ogólnokrajowej sieci wodorowej o długości 9 040 km do 2032 r. – w dużej mierze konwertując istniejące rury gazowe – ale koszt oszacowano na astronomiczne 18,9 mld € (plus 2 mld € na dostosowanie reszty sieci). Finansowanie wesprze państwo, bo prywatnie nikt raczej takiego ryzyka (i rachunku) by się nie podjął. Dla długich dystansów rozważa się też transport wodoru w postaci amoniaku lub metanolu (łatwiejsze do przewozu ze względu na postać chemiczną), by potem przetwarzać je z powrotem – ale to kolejne etapy zwiększające koszty i straty energii.
Wodór vs. alternatywy: baterie, gaz, e-paliwa
W transporcie głównym rywalem wodoru są baterie i cała związana z tym elektryfikacja. Już dziś można to zauważyć chociażby na podstawie oszacowania kosztów: wodór jako paliwo transportowe jest stosunkowo drogi. Przykład z Niemiec: cena H₂ na stacji to ok. 12,85 €/kg. Wodorowa ciężarówka zużywa ok. 7 kg/100 km, więc paliwo na 100 km kosztuje ~91 €, podczas gdy diesel dla podobnej ciężarówki to ~40 €. Producent ciężarówek Quantron zapowiada, co prawda, że dzięki dotacjom i podatkom od CO₂ ta różnica ma się wyrównać około 2024 r. To jednak pieśń przyszłości – bez subsydiów i opłat emisyjnych wodór dziś przegrywa cenowo z paliwami tradycyjnymi niemal na każdym polu.
Porównując ponadto koszty zakupu i eksploatacji samochodów wodorowych (FCEV) z bateryjnymi pojazdami elektrycznymi (BEV), wyraźnie widać przewagę tych drugich. W Polsce cena Toyoty Mirai zaczyna się od 284 900 zł, a wersja Executive kosztuje od 318 900 zł . Hyundai Nexo, choć jeszcze niedostępny na polskim rynku, w Niemczech wyceniany jest na około 77 290 euro, co przekłada się na ponad 330 000 zł.[[1]](#footnote-1).
Dla porównania, ceny popularnych BEV są znacznie niższe. Tesla Model 3 w wersji podstawowej kosztuje od 184 990 zł, a po uwzględnieniu dopłat z programu „NaszEauto” cena może spaść nawet do 144 990 zł . Volkswagen ID.4, po rabatach i dopłatach, dostępny jest już od 182 900 zł.
A co z zasięgiem? Toyota Mirai przejedzie około 650 km, Model 3 – 500–600 km. Jednak samo przejechanie 100 km na wodorze kosztuje dziś około 65–70 zł, podczas gdy bateryjny samochód potrzebuje zaledwie 11–13 zł. Nawet przy ładowaniu na stacjach DC koszt nadal jest zauważalnie niższy niż w przypadku wodorowego tankowania. Do tego dochodzi kwestia infrastruktury. W Polsce funkcjonują obecnie tylko trzy stacje tankowania wodoru, a ich rozbudowa idzie jak po grudzie. Tymczasem sieć ładowarek dla aut elektrycznych rośnie z miesiąca na miesiąc, a ładowarki są dostępne nawet przy Biedronce.
Należy także wziąć pod uwagę eksploatację FCEV, która jest znacznie droższa, głównie ze względu na wysokie koszty wodoru i ograniczoną infrastrukturę tankowania (nie wspominając o samej naprawie, która nie jest tak oczywista). W Niemczech cena wodoru na stacjach wynosi około 12,85 €/kg, co oznacza, że przejechanie 100 km wodorową ciężarówką kosztuje około 91 €, podczas gdy diesel to około 40 € . Nie warto jednak zapominać, że sama technologia ogniw paliwowych jest niezwykle dobrze dopracowana i w przeciągu kilku lat – oczekując na spadek cen wodoru, możemy inwestować w auta bardzo dobre pod kątem jakości.
A co z paliwami syntetycznymi (e-paliwami)? To tak naprawdę wodór w przebraniu – produkowane są przez połączenie H₂ (najlepiej zielonego) z wychwyconym CO₂, dając np. e-benzynę lub e-diesel. Według danych Volkswagena, pokrycie zapotrzebowania Niemiec na e-paliwa wymagałobytrzykrotnie więcej energii niż obecnie zużywa cały transport. Koncern stwierdził wprost: wodór w samochodach osobowych to nonsens – „zamiast marnować energię na wytwarzanie i kompresowanie wodoru, lepiej zgromadzić ją w bateriach”.[[2]](#footnote-2)
Rzeczywiście, w autach osobowych wodór przegrał starcie – większość producentów (poza Toyotą czy Hyundaiem) porzuciła plany wodorowych osobówek i postawiła na BEV. Jednak nie należy zapominać, że infrastruktura wodorowa rozkwita, a samo paliwo może sprawdzić się w transporcie ciężkim lub morskim, czyli tam – gdzie baterie nie mają po prostu szans. Nie wspominając także o przemyśle ciężkim jak np.: wytop stali, produkcja cementu,czy przemysł chemiczny.
Wodór w Polsce
Strategia Wodorowa Polski zakłada, że do 2030 r. osiągniemy 2 GW mocy, co pozwoli na niskoemisyjną produkcję H₂, dając ok. 193 tys. ton tego pierwiastka rocznie, co pokryłoby *99% krajowego zapotrzebowania.
Ponadto, PKN Orlen już inwestuje setki milionów w technologie wodorowe – jak np. w ramach projektu Hydrogen Eagle (w ramach europejskiego programu IPCEI), planując sieć 54 stacji tankowania H₂ dla transportu publicznego i ciężarowego. Pierwsze pilotażowe stacje działają (Jaworzno, Kraków, wkrótce Warszawa), tankując autobusy i testowe auta. Niedawno (bo w styczniu tego roku) przedstawiono także ostateczną wersję długo wyczekiwanego przez wszystkich prawa wodorowego, do którego jednak na ten moment nie ma jasnego wglądu.
Wodór – paliwo przyszłości?
Podsumowując, należy patrzeć na wodór jako na technologię perspektywiczną w przeciągu kilkunastu lat. Nie ma mowy w tym przypadku o pośpiechu i przesądzaniu przyszłości wodoru w różnych sektorach gospodarki, gdyż jest to technologia, która cały czas się rozwija i potrzebuje czasu na pełną obecność w życiu codziennym.
Należy zatem podchodzić do wodoru w sposób perspektywiczny, ale i sceptyczny. Na ten moment paliwo to jawi się jako najdroższa opcja jednak w pewnych sektorach może odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji – i tam warto go rozwijać.
Czytaj też
Zatem czy wodór jest opłacalny? Jak najbardziej tak, jednak musimy na niego patrzeć z perspektywą na kilkanaście lat do przodu i zdać sobie sprawę, że w tym przypadku pośpiech nie jest wskazany i jak każda technologia, również i ta będzie miała swój czas na rozwój.
Autorka: Karolina Majewska
[1] https://www.gezet.pl/blog/post/nowy-hyundai-nexo-2025 https://www.toyotalodz.com.pl/toyota-mirai-cena https://cleanerenergy.pl/2023/06/17/wodorowy-hyundai-nexo-bedzie-dostepny-jak-rusza-stacje-h2/