Wodór to ekokról energetyki. Szansa dla Polski, by jak zwykle nie ciągnąć się w ogonie
Wodór to najczęściej występujący pierwiastek chemiczny w kosmosie i jeden z najpowszechniejszych pierwiastków na Ziemi. Jego wszechobecność jest ogromnym atrybutem - dzięki nagminności występowania, wodór staje się m.in. wspaniałym paliwem. Mało kto wie, ale spośród Grupy Wyszehradzkiej z wodorowego tortu spore kawałki na swój talerz kładzie Polska. Jednak te porcje mają szansę być jeszcze większe.
Stan sieci gazowej
Praktycznie zerowa emisja gazów cieplarnianych, niewyczerpane zasoby oraz szerokie zastosowanie – to główne zalety wodoru jako paliwa. Obecnie jest on wykorzystywany głównie w przemyśle chemicznym, jednak eksperci coraz chętniej mówią o zwiększeniu jego roli.Wodór może bowiem jednym z elementów dywersyfikacji źródeł energii i zmniejszenia uzależnienia od importu paliw kopalnych, które ze względu na swój negatywny wpływ na klimat i środowisko będą traciły na znaczeniu.
Tymczasem łączna produkcja tego pierwiastka w naszym kraju jest szacowana na milion ton, co jeszcze niedawno stanowiło ponad 10 proc. konsumpcji wodoru w Europie. I choć produkcja wodoru rzędu miliona ton to sporo, to wciąż jest potencjał na więcej. Choć dążąc do szerszego zastosowania pierwiastka w gospodarce, konieczny będzie na pewno sprawniejszy przesył i dystrybucja.
Barierą, ale i szansą jest kiepski stan krajowej sieci gazowej. Z szacunków wynika bowiem, że z 10,7 tys. km sieci przesyłowych w Polsce połowa ma przeszło 36 lat (z czego 41 proc. powyżej 40 lat), a jedynie 10 proc. mniej niż 5 - przypominają analitycy Polskiego Instytutu Ekonomicznego
- Niezbędne inwestycje w modernizację infrastruktury gazowej powinny uwzględniać dziś co najmniej pilotażowe projekty pozwalające na mieszanie wodoru z gazem ziemnym – ocenia Aleksander Szpor, kierownik zespołu energii i klimatu Polskiego Instytutu Ekonomicznego.
Miliardy na badania
Od 1975 r. globalne zużycie wodoru wzrosło czterokrotnie, z 18,2 do 73,9 megaton. A zakłada się, że do 2022 r. wartość rynku może wynieść nawet 600 mld zł, co byłoby 35-proc. wzrostem w stosunku do 2015 r.Od blisko 20 lat na świecie na badania i rozwój dotyczące kwestii wodoru i wodorowych ogniw paliwowych przeznaczono, w przeliczeniu, ponad 37 mld zł. Najwięcej wydały kraje Ameryki (głównie Stany Zjednoczone i Kanada) – 41 proc. kwoty, kraje Europy (głównie Francja i Niemcy) – 30 proc. i Azji (głównie Japonia i Korea) – 29 proc.
Obecnie największe środki na badania przeznaczają Stany Zjednoczone i Japonia. Do czołówki należą również Francja, Korea Południowa, Kanada i Niemcy oraz kilka innych krajów Europejskich. W Niemczech przeznaczono na ten cel ponad 10-krotnie więcej funduszy niż w Polsce. Polska natomiast wydaje na badania i rozwój wodoru najwięcej środków spośród krajów Grupy Wyszehradzkiej.
Dedykowane farmy OZE
Wodór jest aktualnie produkowany głównie w zakładach przemysłowych, a podstawową metodą produkcji jest reforming parowy metanu, który jest konkurencyjny cenowo, ale łączy się z emisją dwutlenku węgla.Alternatywą jest elektroliza wody - przypomina PIE. Jednak aby wodór stał się paliwem powszechnie używanym w polskiej energetyce, nie wystarczy wykorzystanie nadwyżek energii z instalacji OZE. Aby otrzymać (w procesie elektrolizy) cały wolumen tylko obecnie produkowanego wodoru w dedykowanych instalacjach, należałoby zużyć 3600 terawatogodzin (TWh) energii elektrycznej (roczna produkcja w całej UE 3300 TWh).
Rozwiązaniem tego problemu może być import wodoru (w formie sprężonego lub upłynnionego gazu) lub budowa specjalnych farm OZE w optymalnych geograficznie lokalizacjach, przeznaczonych do jego wytwarzania. W tym zakresie istotny jest z kolei potencjał farm wiatrowych offshore.
Podziemne magazyny
W całej Unii Europejskiej roczne zużycie wodoru jest na poziomie 339 terawatogodzin (TWh), z czego 325 TWh konsumuje przemysł, a 14 TWh transport (główne płynny wodór). Najwięcej wykorzystuje się go w rafineriach (153 TWh – 45 proc. ogólnego zużycia) oraz w przemyśle chemicznym, z czego największy udział ma produkcja amoniaku (129 TWh – 38 proc. ogólnego zużycia) i metanolu (27 TWh – 8 proc. ogólnego zużycia).Właściwości wodoru, takie jak wysoka wybuchowość i palność oraz korozyjność, stanowią duże wyzwanie, a magazyny powinny charakteryzować się dużą pojemnością i bezpieczeństwem. Dlatego optymalnym rozwiązaniem wydają magazyny podziemne, a w szczególności kawerny solne o wysokiej szczelności.
Polska ma w tym zakresie spory potencjał – objętość gazu operacyjnego w kawernach solnych jest na 4. miejscu w Europie i wynosi 0,7 mld m3.
Kolejną ważną kwestią, wpływającą na tempo rozwoju gospodarki wodorowej, jest przesył. Obecnie przesył czystego wodoru za pomocą rurociągów jest relatywnie rzadkim rozwiązaniem w skali światowej, ale to może się szybko zmienić.
Szacuje się, że na świecie jest ok 4,5 tys. km takich sieci, z czego ponad połowa przypada na USA, przeszło 600 km na Belgię, niecałe 400 km na Niemcy. Francja, Holandia i Kanada posiadają między 150 a 300 km.
Lepszym wyjściem pod względem kosztowym wydaje się być wykorzystanie istniejącej infrastruktury gazowej, która po odpowiednich modyfikacjach pozwala na wmieszanie wodoru do przesyłanego gazu. Niestety, na obecną chwilę to tylko teoria.
Plany, a możliwości
Prof. Konrad Świrski z Transition Technologies zauważa, że nasz świat zaczyna szybko chodzić na "skróty", a każdego dnia ogłaszane są cudowne recepty i wynalazki, które już za chwilę rozwiążą wszystkie nasze problemy.Wylicza - były już nowe formy transportu (kiedyś mieliśmy mieć kolej magnetyczną z Krakowa do Zakopanego), nowe lekarstwa (kiedyś miała być pasta zamiast borowania zębów), nowe wielkie imprezy sportowe (kiedyś mieliśmy mieć tor Formuły 1 koło Białej Podlaskiej), czy przełomowe technologie energetyczne (kiedyś CCS miał eliminować całą emisję CO2 z paliw kopalnych).
– Dziennikarze i media, a przede wszystkim politycy i ich wyborcy, oczekują prostego i szybkiego lekarstwa, potwierdzenia, że będzie już dobrze i wszystkie problemy zostaną rozwiązane, czegoś na miarę wielkiego oraz radosnego hasła i optymistycznego pomysłu i idei, żeby potem wszystko przycichło i o wszystkim można było powoli zapomnieć – ocenia Świrski.
– Nie mówię, że stanie się tak całkowicie z wodorem, ale renesans technologii wodorowych (w informacjach i obietnicach) w ostatnich 2-3 latach jest niesamowity. Wodór staje się rozwiązaniem na wszystko - kolejna wielka nadzieja rewolucji energetycznej i wspaniałym panaceum na pytania niedowiarków – dodaje.
Cena wodoru na stacji
Przejdźmy jeszcze do kwestii praktycznych, czyli np. wodorowego paliwa. Obecnie koszt pokonania 100 km autem na wodór zbliżony jest do zakupu ceny paliwa na stacji. Samochód na wodór potrzebuje ok. 1 kg na 100 km (6-7 litrów paliwa).W Polsce nie mamy jeszcze stacji sprzedającej wodór, a w Niemczech kosztuje to ok. 40 zł (po przeliczeniu z euro), choć niedawno Shell przyznał, że firma jest dziś w stanie wyprodukować wodór za 3 euro (ok. 13 zł) za kilogram.
Znacznie tańszy jest wciąż przejazd autem elektrycznym ładowanym z domowego gniazdka (8 - 10 zł). Plusem wodoru jest jego niska emisyjność, bo to, co wydobywa się z rury wydechowej pojazdu, to para wodna. Plusem w porównaniu do „elektryków” jest też zasięg – 400-500 km, w stosunku do ok. 200 km elektryków.
W Niemczech sieć stacji z H2 zwiększy się w tym roku do 100 stacji. Ale to wciąż za mało na masowe zużycie wodoru. Niewątpliwe wraz z rozwojem sieci, liczby aut i punktów tankowania jego cena spadnie. Ale to jeszcze trochę potrwa choć bardzo możliwe, że świat na wodór będzie musiał niedługo postawić.