Wszystkie kolory wodoru [KOMENTARZ]

Agresja Moskali spowodowała, że zupełnie innego znaczenia w naszym myśleniu o energetyce nabrała kwestia dekarbonizacji oraz poszukiwania alternatywnych źródeł energii. To już nie tylko konieczność klimatyczna, ale także niezwykle ważny element architektury bezpieczeństwa.

Wojna na Ukrainie uświadomiła nam w bardzo bolesny sposób do czego prowadzi uzależnienie od jednego dostawcy lub rodzaju paliw. Cała Europa, w mniejszym lub większym stopniu, miesiącami zmagała się z kryzysem energetycznym, który z jednej strony był ekonomicznym następstwem wojny, z drugiej zaś pochodną głupiej i szkodliwej polityki gospodarczej prowadzonej od lat przez wiele państw.

Jednym ze sposobów na wyjście z tego klinczu jest bez wątpienia zdecydowane, systematyczne i przede wszystkim przemyślane zmniejszanie zależności od paliw kopalnych. Ze świadomością, że nie wszystkie technologie są tak samo dobre i wydajne, zaś na system energetyczny patrzeć należy w dłuższej perspektywie. Zdecydowanie wykraczającej poza horyzont wyborczy.

Jedną z najciekawszych opcji w tym kontekście wydaje się być wodór - dziś odmieniany przez wszystkie przypadki, ale jeszcze kilka lat temu traktowany z pobłażliwym uśmiechem, jako fantazja mniej lub bardziej licznej grupy entuzjastów. Od tego czasu wiele się zmieniło, także w Polsce.

Wodór jest nie tylko najczęściej występującym pierwiastkiem we wszechświecie – to banał - posiada także szereg właściwości, które czynią zeń bardzo ciekawą alternatywę w kontekście zrównoważonej transformacji energetycznej. Używany jako nośnik energii nie emituje gazów cieplarnianych - produktem ubocznym jego wykorzystywania jest para wodna. Charakteryzuje go wysoka gęstość energii: wodór ok. 40 kWh/kg, gaz ziemny ok. 15 kWh/kg, benzyna ok. 13 kWh/kg. Na uwagę zasługuje także wszechstronność, jeśli chodzi o wytwarzanie, dzięki czemu może stanowić realne i przydatne rozwiązanie w kontekście dekarbonizacji rozmaitych sektorów gospodarki - zwłaszcza tych energochłonnych i trudnych.

W rozważaniach o wodorze nie sposób pominąć, że występuje on w różnych kolorach. I jest ich sporo. Hydrogen Europe wyróżnia w tym kontekście (wg. schematu: kolor-technologia- wykorzystywany surowiec):

-       czarny-zgazowanie-węgiel;

-       szary – SMR/ATR (reforming parowy metanu/reforming autotermiczny) – gaz ziemny

-       żółty – elektroliza – energia elektryczna z sieci

-       turkusowy – termoliza – gaz ziemny / biometan

-       niebiecki – SMR/ ATR+CCS – gaz ziemny / biometan

-       różowy – elektroliza – energia elektryczna z atomu

-       zielony – elektroliza – energia elektryczna z OZE

Nie jest to oczywiście jedyna klasyfikacja – ważne w tym kontekście są także takie kwestie jak choćby metodologia – ale z pewnością pozwalająca nabrać wyobrażenia, że materia jest niestety bardziej skomplikowana niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Oczywiście nie bez udziału urzędników, ale o tym pewnie innym razem.

Wodór – najczęściej szary – już dziś znajduje swoje zastosowanie w szeregu procesów. Począwszy od sektora chemicznego, który jest jego dużym producentem (np. Grupa Azoty produkuje ok. 450 tysięcy ton rocznie) oraz konsumentem (m.in. synteza amoniaku), poprzez silniki rakiet i promów kosmicznych (wyniósł na księżyc misję Apollo-11), palniki tlenowodorowe, procesy utwardzania tłuszczów ciekłych, produkcję kwasu solnego, aż po coraz prężniej rozwijającą się mobilność opartą na ogniwach paliwowych, itd.

Czy wodór ma przyszłość?

Kraje odpowiadające za ponad 90 proc. globalnego PKB posiadają mniej lub bardziej rozbudowane polityki zakładające wsparcie rozwoju technologii wodorowych. W tyle nie pozostaje również Unia Europejska, która w swojej strategii wodorowej zakłada budowę 40GW elektrolizerów do 2030, z czego 6 GW do roku 2024. Same inwestycje w elektrolizery szacuje się na 24-42 miliardy euro, a to zaledwie początek. Oprócz tego UE zamierza do końca obecnej dekady postawić 80-120 GW mocy OZE przeznaczonej do wytwarzania wodoru. Nakłady w tym obszarze to kolejne 220 -340 mld euro. Ze strategii wynika, że na rozbudowę infrastruktury związanej z wodorem przeznaczonych zostanie 65 mld euro, zaś inwestycje w wychwytywanie i magazynowanie dwutlenku węgla - 11 mld euro. Łącznie daje nam to+/-320-458 miliardów. Przyznacie Państwo – niemało.

Nieco skromniej na tym tle wypada Polska Strategia Wodorowa, ale biorąc pod uwagę nasze podejście do projektów strategicznych, to należy się cieszyć, że w ogóle ona istnieje i że mamy jakiś punkt wyjścia do dalszych prac. PSW, przyjęta 7 grudnia 2021 roku, przewiduje sześć celów szczegółowych:

1. wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i ciepłownictwie;
2. wykorzystani wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie;
3. wsparcie dekarbonizacji przemysłu;
4. produkcję wodoru w nowych instalacjach;
5. sprawny i bezpieczny przesył, dystrybucję oraz magazynowanie;
6. stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

W wymiarze praktycznym zakłada m.in., że do 2030 r. Polska będzie dysponować instalacjami do produkcji niskoemisyjnego wodoru o mocy 50 MW do 2025 oraz 2 GW do 2030. Poczesne miejsce w naszym myśleniu o wodorze – i słusznie – znajdują kwestie związane z transportem, szczególnie zbiorowym. Do 2025 po naszych drogach jeździć ma 100-250 autobusów wodorowych, zaś do 2030 aż 800-1000. W osiągnięciu tych celów pomóc mogą środki unijne, m.in. międzyregionalny instrument innowacyjno-inwestycyjny (13), program Interreg Europa 2021-2027, program Horyzont Europa 2021-2027, czy generalnie fundusze europejskie przeznaczone na infrastrukturę, klimat i środowisko. Warto wspomnieć na zakończenie tego wątku, że przewodnicząca Von der Leyen zapowiedziała utworzenie Europejskiego Banku Wodoru w swoim orędziu o stanie Unii w 2022 r. Nie będzie on „fizyczną" instytucją, ale wewnętrznym instrumentem mającym na celu, m.in. odblokowaniem prywatnych inwestycji.

Niezależnie od tego, jaki będzie kształt świata za 20-30 lat, już teraz oczywistym wydaje się, że globalny ład energetyczny ulega znaczącym przemianom, a jego ciężar zdecydowanie przesuwa się z paliw kopalnych ku odnawialnym źródłom energii - jakkolwiek byśmy je definiowali. To fakt, niezależnie od tego jak bardzo część polityków pragnie go zanegować. Na naszych oczach tworzą się nowe gospodarcze ekosystemy, w których troska o ślad węglowy jest czymś zupełnie naturalnym, oczywistym elementem prowadzenia biznesu.

Błędy popełniane w okresie transformacji – np. nieadekwatne otoczenie regulacyjne, nierealne cele, generowanie zbędnych kosztów (także społecznych oraz wiele innych – nie pomagająoczywiście w osiąganiu założeń, ale nie jest też tak, że przekreślają obraną drogę. To oczywiście do sztambucha wszystkim wypatrującym flauty lub pochmurnych dni, aby przekonywać, że transformacja nie ma sensu. Otóż ma i musi być mądra, jeśli za 30 lat nie chcemy obudzić się w energetycznym skansenie Europy.

Budowanie gospodarki wodorowej, rozumiane jako wdrażanie na szeroką skalę rozwiązań opartych o wodór (zwłaszcza zielony), należy traktować jako jeden z elementów naszej racji stanu - w ścisłym powiązaniu z wynegocjowaniem na ten cel możliwie najwyższej puli środków europejskich. Polskie firmy mają potencjał intelektualny oraz doświadczenie, żeby odegrać w tym projekcie ważną rolę - muszą „jedynie" otrzymać narzędzia. Nie ulega wątpliwości, że kluczowym aspektem jest tutaj zerwanie z dokuczającą nam w tak wielu sferach życia ,,resortowością". Wiąże się to z pilną potrzebą zintensyfikwania prac na rzecz zapewnienia wodorowi niezbędnych ram prawnych do funkcjonowania nie tylko dziś, ale i w perspektywie co najmniej kilkuletniej – bez pewności środowiska regulacyjnego nikt nie zdecyduje się wydać nawet złotówki, a musimy pamiętać, że mówimy o technologiach, które w tej chwili są po prostu drogie.

Moment w jakim znajdujemy się, jeśli chodzi o wykorzystanie wodoru i dojrzałość opartych nań rozwiązań, jednoznacznie prowadzi nas do wniosku, że nie ma innej drogi niż zdecydowanie bardziej ścisła niż obecnie współpraca nauki z przemysłem. Za tym powinno iść wprowadzenie zróżnicowanych i systemowych mechanizmów wsparcia dla projektów B+R+I. Tylko w ten sposób będziemy bowiem w stanie uprawdopodobnić, że w wodorowej przyszłości polskie firmy nie będą wyłącznie przysłowiowymi ,monterami". Równie istotne, zdaniem ekspertów, jest opracowanie modeli biznesowych dotyczących współdziałania firm produkujących zdekarbonizowany wodór, wraz z odbiorcami i operatorem/ami infrastruktury. Z tego wynika także szereg wyzwań dotyczących jej rozbudowy - na szczęście przynajmniej w części dostrzeganych przez OGP Gaz-SystemSpółka ta złożyła wniosek o przyznanie trzem swoim projektom statusu PCI, są to: Nordycko-Bałtycki Korytarz Wodorowy (którego celem jest transport wodoru z Finlandii, przez państwa bałtyckie i Polskę do Niemiec), krajowy szkielet wodorowy (obejmujący infrastrukturę łączącą krajowych producentów wodoru, źródła importowe, magazyn wodoru w Damasławku z odbiorcami końcowymi i ew. lokalnymi sieciami dystrybucyjnymi) oraz wspomniany wyżej magazyn w Damasławku.

Wspomniani eksperci, którzy wzięli udział w niedawnej konferencji Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego poświęconej ekotrendom, zwracają uwagę, że dla przyspieszenia rozwoju rynku wodorowego konieczne są zmiany w europejskich przepisach. Jako ważne wskazują tutaj m.in. wyłączenie wodoru produkowanego za pomocą elektrolizy z dyrektywy IED (to główny instrument UE regulujący emisje m.in. z przemysłu). Chodzi o to, aby proces elektrolizy, który nie wiąże się z bezpośrednimi emisjami nie podlegał tym samym wymogom, co procesy technologiczne o znacznie większym śladzie węglowym. Ten postulat należałoby rozszerzyć o kolejny, prawdopodobnie ważniejszy i tylko pozornie oczywisty, tj. pilną ocenę racjonalności funkcjonujących oraz projektowanych rozwiązań.

Podczas wspomnianej konferencji SITPchem, zorganizowanej przez oddział stowarzyszenia w Tarnowie, zgłoszono również postulat dotyczący podjęcia starań na szczeblu unijnym, aby technologie wodorowe mogły cieszyć się podobnym wsparciem jak OZE. Chodzi tutaj o rozwiązania zapisane w rozporządzeniu Rady (UE) 2022/2577 z dnia 22 grudnia 2022 r., które miało ułatwić inwestycje w OZE. Z tym wiąże się także apel „krajowy", związany z zakwalifikowaniem budowy elektrowni i zakładów wodorowych jako inwestycji celu publicznego w rozumieniu art. 6 ustawy z dnia 21 sierpnia 1997 roku o gospodarce nieruchomościami.

Podsumowując, technologie wodorowe są niezwykle obiecujące w kontekście globalnej transformacji energetycznej ze względu na wszechstronność, zeroemisyjność, potencjalne zastosowania w różnych sektorach gospodarki. Należy jednak zdać sobie sprawę, że na drodze do powszechnego wykorzystania wodoru czyha wiele poważnych wyzwań, których nie można lekceważyć. Budowa infrastruktury, w tym sieci produkcji, magazynowania, transportu i dystrybucji, wymaga znacznego kapitału i skoordynowanych wysiłków między podmiotami publicznymi oraz prywatnymi. Bez tego nasz sen o wodorze, pozostanie tylko snem.

Jakub Kajmowicz, były redaktor naczelny Energetyka24.com a obecnie stały współpracownik portalu