Rozwój technologii wodorowych daje przesłanki do zaistnienia tego paliwa na skalę komercyjną. Jednak rachunek ekonomiczny wskazuje, że nie będzie to możliwe z dnia na dzień. Zalążki już się pojawiają.

Europejskie ambicje

Na zakończonym niedawno szczycie klimatycznym COP26 w Glasgow, Wielka Brytania zainicjowała międzynarodowy plan dostaw czystej i niedrogiej technologii do 2030 r. Jedną z ujętych technologii jest wodór, który ma być niedrogim i pochodzącym z OZE lub niskoemisyjnego źródła, paliwem. Wodór ma być także ważnym elementem ogólnej strategii UE na rzecz integracji systemów energetycznych. W 2020 r. Komisja przyjęła nową specjalną strategię dotyczącą wodoru w UE. Paliwo to stanowi obecnie mniej niż 2 proc. zużycia energii w Europie i jest wykorzystywane głównie do wytwarzania produktów chemicznych, takich jak tworzywa sztuczne i nawozy. Ponad 96 proc. wytwarzania wodoru pochodzi z gazu ziemnego, emitując CO2 w samym procesie wytwórczym. W strategii dotyczącej wodoru przedstawiono również wizję zainstalowania w Europie do 2024 r. elektrolizerów zasilanych energią ze źródeł odnawialnych o mocy co najmniej 6 GW, a do 2030 r. – o mocy 40 GW. Pojawia się także coraz więcej projektów i inwestycji w tym zakresie. Finalnie dzięki strategii udział wodoru w koszyku energetycznym Europy ma wzrosnąć do 2050 r. z obecnego poziomu poniżej 2 proc. do 13–14 proc.

Do 2050 r., łączne inwestycje w zielony wodór w Europie mogą sięgnąć 180–470 mld euro. Patrząc jednak na ambitne plany Europy, polskie możliwości są ograniczone, głównie technologicznie, co jednak nie oznacza, że tych możliwości nie ma w ogóle.

...ale część koncernów upatruje przyszłości tego paliwa także dla pojazdów osobowych. Fot. Bloomberg

...ale część koncernów upatruje przyszłości tego paliwa także dla pojazdów osobowych. Fot. Bloomberg

Polskie realia

Rodzimych firm na próżno szukać w sektorze produkcji elektrolizerów i ogniw paliwowych. Nie ma również ich pośród czołowych startupów. Spółki zaangażowane w rozwój gospodarki wodorowej to w większości spółki Skarbu Państwa. Aby tę sytuację zmienić, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, które odpowiada za otoczenie prawne, opracowało strategię wodorową do 2030 r., Została ona przyjęta przez rząd na początku listopada. Rok wcześniej doszło do podpisania listu instancyjnego w sprawie rozwoju gospodarki wodorowej, który spośród sektora prywatnego podpisały tylko trzy firmy. Polska nie ma obecnie ani zdolności, ani możliwości produkcji zielonego wodoru. Są jednak firmy i sektory w polskiej gospodarce o dużym potencjale produkcji. To głównie spółki Skarbu Państwa mające doświadczenie w wytwarzaniu „szarego" wodoru i zainteresowane produkcją „zielonego" wodoru. Jak jednak sygnalizuje Polski Instytut Ekonomiczny, są również firmy prywatne rozpoczynające we współpracy z partnerami zagranicznymi projekty w zakresie produkcji „zielonego" wodoru i zastosowania go w transporcie oraz w turbinach gazowych. Część firm zainteresowanych rozwojem produkcji wodoru realizuje również projekty związane z jego zastosowaniem, głównie w transporcie kołowym lub kolejowym. Obecnie zielony wodór jest dwu-, trzykrotnie droższy niż niebieski wodór z gazu. Koszt produkcji zielonego wodoru jest zależny od ceny energii pochodzącej z OZE, kosztu zainstalowania elektrolizera oraz jego okresu funkcjonowania. W polskich realiach najszybciej mogą się powieść plany produkcji wodoru „szarego". Polska jest piątym na świecie producentem wodoru, ale pochodzącego z paliw kopalnych. Są już jednak technologie, co zresztą ujęła w strategii UE także Komisja, które pozwolą na produkcję wodoru z paliw kopalnych z wychwytywaniem CO2. Jest to podtyp wodoru z paliw kopalnych, przy czym gazy cieplarniane emitowane w procesie produkcji tego paliwa są wychwytywane. Emisje gazów cieplarnianych związane z produkcją wodoru z paliw kopalnych z wychwytywaniem dwutlenku węgla lub z zastosowaniem pirolizy są niższe niż w przypadku wodoru z paliw kopalnych. W polskich realiach może się okazać, że to najszybsze, efektywne i najtańsze źródło produkcji wodoru. Polska jeszcze przez 30 lat będzie korzystać z węgla, a technologie wychwytania CO2 zostały ujęte w tekście decyzji kończących ostatni szczyt klimatyczny COP26. Technologia ta może być wspierana finansowo w ramach tworzącego się Funduszu Transformacji Energetycznej. Wodór „szary" może okazać się paliwem pomostowym, które z jednej strony stosunkowo tanim kosztem w polskich realiach można wyprodukować, a z drugiej strony mógłoby być magazynowane. Dalej mógłoby być sprzedawano jako niskoemisyjne paliwo w transporcie lub posłużyć jako wodorowy akumulator energii. Wyzwaniem jednak może być magazynowanie wodoru. Naturalnym miejsce są kawerny solne, ale te znajdują się na Pomorzu. Mają być one także przeznaczone do gromadzenia zielonego wodoru pochodzącego z morskich farm wiatrowych.

Strategia wodorowa

Aby zebrać wszystkie możliwości rozwoju wodoru, nadać im kierunek i wizję, rząd przyjął w listopadzie uchwałę dot. przyjęcia „Polskiej strategii wodorowej do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.". Dokument przewiduje opracowanie programów wsparcia budowy gospodarki wodorowej, przy czym pomoc ta obejmie wyłącznie wodór niskoemisyjny, tj. ze źródeł odnawialnych oraz powstały przy wykorzystaniu technologii bezemisyjnych. Uzyskanie wsparcia dla produkcji wodoru z paliw kopalnych możliwe będzie wyłącznie pod warunkiem zastosowania technologii wychwytywania CO2 (np. CCS/CCU). Strategia wytycza sześć celów, których realizacji mają się podjąć firmy i organizacje, które podpisały jeszcze w październiku porozumienie sektorowe na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce. Celem strategii, jak i porozumienia sektorowego, które ma zdynamizować synergię, jest wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i ciepłownictwie, wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie, wsparcie dekarbonizacji przemysłu, produkcja wodoru w nowych instalacjach, przesył, dystrybucja i magazynowanie tego paliwa i wreszcie stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego. Zgodnie ze strategią do 2030 r. w Polsce ma zaistnieć 2 GW mocy instalacji do produkcji wodoru i jego pochodnych z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii, w tym w szczególności instalacji elektrolizerów, 800–1000 nowych autobusów wodorowych, w tym wyprodukowanych w Polsce, m.in. 32 stacje tankowania i bunkrowania wodoru i co najmniej pięć dolin wodorowych. Pierwsze z nich już powstały jak ta na Dolnym Śląsku. W celu wsparcia dekarbonizacji przemysłu opartego na wodorze założono w strategii wsparcie działań na rzecz pozyskania i zastosowania niskoemisyjnego wodoru do procesów produkcji petrochemicznej, nawozowej czy wprowadzenie węglowego kontraktu różnicowego jako instrumentu wsparcia transformacji klimatycznej przemysłu.

Cena barierą

Wodór wciąż ma jednak kilka kluczowych barier, które nie pozwolą zaistnieć temu rodzajowi paliwa na szerszą skalę w najbliższej dekadzie. Jaskrawym przykładem jest cena. Koszt autobusu wodorowego jest nawet dwa razy wyższa niż elektrycznego, nie mówiąc o spalinowym, spełniającym rygorystyczne normy spalania. Polskie miasta starają się o dotacje na zakup takich pojazdów od kilku do nawet kilkudziesięciu sztuk. Mają one zasilić flotę komunikacji publicznej w polskich miastach najwcześniej za dwa lata, a pierwsze nawet już w przyszłym roku w Koninie, Krakowie i Katowicach. Te dwie ostatnie aglomeracje będą zasilane wodorem pochodzącym z rafinerii w Trzebini. Będzie to zielony wodór otrzymywany z biologicznego węzła oczyszczenia ścieków. Oba miasta będą zresztą współtworzyć jedną z dolin wodorowych i z wykorzystaniem ich będą powstawać zalążki gospodarki wodorowej.

Wciąż jednak wykorzystanie wodoru przy produkcji energii elektrycznej wymaga kolejnych badań i inwestycji. Na świecie są pierwsze projekty. W Wenecji działa pierwsza na świecie tzw. turbina wodorowa. Potencjał jest jednak niewielki. Budowy takiej jednostki na szerszą skalę podjęli się Japończycy. Mają oni oddać do użytku elektrownię wodorową w 2022 r. Wiemy, że wodór można spalać w dostępnych turbinach gazowych. W Polsce w ramach odchodzenia od węgla powstają lub będą powstawać bloki gazowe. Muszą być one przygotowane do współspalania wodoru. Turbiny dostępne na rynku są w stanie współspalać do 50 proc. wodoru i 50 proc. gazu. Niektóre inne turbiny spalają 80 i 70 proc. gazu i 20 i 30 proc. wodoru. Biorąc więc pod uwagę znacznie większy efekt skali, opłacalność ekonomiczną, wodór nie będzie głównym paliwem napędzającym transformację. Może nim stać się najwcześniej w latach 30., kiedy do przeszłości będzie powoli odchodzić gaz. Wówczas działające turbiny mogłyby spalać wodór.