Dekada wodoru

Dekada wodoru

Wodór staje się modnym tematem w debacie publicznej i jeszcze modniejszym w debacie eksperckiej dotyczącej transformacji energetycznej. Należy sobie zadać pytanie dlaczego teraz ten temat jest aż tak akcentowany skoro wodór w gospodarce jest już ponad 70 lat, a odkrycie zasady działania ogniwa paliwowego miało miejsce w 1801 roku. To ponad 200 lat temu. Co więcej, wodór jako źródło napędu oraz ogniwo paliwowe do generowania energii elektrycznej i wody pozwoliły były kluczem do rozwoju sektora kosmicznego w latach 1950 – 1970. Co zatem się przyczyniło do wzrostu popularności technologii wodorowej?

Odpowiedź jest w pierwszym zdaniu – transformacja energetyczna. Konieczność odejścia od paliw kopalnych i dążenie do gospodarki niskoemisyjnej spowodowała gigantyczny progres w dziedzinie Odnawialnych Źródeł Energii. Mówimy zarówno o postępie technologicznym, ilości zainstalowanej mocy w OZE, a także spadku cen za jednostkę mocy wytwórczej spowodowanej masową produkcją paneli fotowoltaicznych czy elektrowni wiatrowych. W ciągu dekady – od roku 2009 do 2021 cena energii uzyskiwanej z wiatru spadła 3-krotnie, natomiast z paneli fotowoltaicznych aż 10-krotnie. Dalszy rozwój OZE jest silnie uzależniony od elastyczności przesyłu energii i magazynowania. Jesteśmy w momencie historii kiedy to magazynowanie, a nie wytwarzanie energii jest kluczowe – przynajmniej pozostając w modelu bazującym na kaprysach pogody.

A wodór doskonale spełnia rolę magazynu energii – 1 kg wodoru może zmagazynować 143 MJ energii, podczas gdy ropa naftowa 43 MJ/kg a baterie litowo- jonowe poniżej 0,1 MJ/kg. Co więcej wodór można bezpośrednio wytworzyć wykorzystując energię elektryczną w procesie elektrolizy wody. Jednocześnie wykorzystując ogniwa paliwowe, możemy generować prąd elektryczny. Cykl jest zatem domknięty i nie występuje w nim emisja gazów cieplarnianych, co jest podstawą transformacji energetycznej. Wodór pozyskiwany w procesie elektrolizy wody wykorzystujący energię z OZE nazywamy zielonym wodorem

Czy zatem wodór ograniczy się tylko do dalszego rozwoju OZE? Zdecydowanie nie. Wodór w przemyśle wykorzystywany jest na masową skalę. Przemysł nawozów, metalurgiczny, petrochemiczny czy farmaceutyczny to główni odbiorcy wodoru, ale lista jest zdecydowanie dłuższa. Polska produkuje 1,3 mln ton wodoru rocznie – wszystko na własne potrzeby. Cały wodór jest jednak pozyskiwany przy wykorzystaniu paliw kopalnych, głównie w reformingu parowego gazu ziemnego. Każdy kilogram wodoru pozyskany w ten sposób emituje od 9 do 20 kg CO2. Wodór ten został sklasyfikowany jako wodór szary i 98% wodoru na świecie jest obecnie w tym kolorze. Zielony wodór to doskonałe narzędzie do dekarbonizacji wielu gałęzi gospodarki wykorzystującym wodór jako surowiec.

Energia elektryczna, surowiec, co jeszcze?

Ciepło. Spalanie wodoru w tlenie jest procesem egzotermicznym – czyli generującym ciepło, a efektem spalania jest jedynie woda – H2O. Dekarbonizacja sieci ciepłowniczej może przebiegać także przy wykorzystaniu zielonego wodoru. W zależności od wielkości kotła, możemy ogrzać pojedynczy dom, całe osiedle lub całą elektrociepłownie.

Zielony wodór jest więc kluczowy do wdrożenia niskoemisyjnej gospodarki, a gospodarka wodorowa jest integralną częścią wszystkich strategii klimatycznych. Wyzwanie jest o tyle duże, że nie wystarczy zmienić mix energetyczny na bazujący w 100% OZE, ale niezbędne jest kilkukrotne zwielokrotnienie mocy wytwórczych, by zaspokoić pozostałe sektory w zielony wodór. Tak jak świat oparty na ropie i węglu budowaliśmy ostatnie 150 lat, tak dostosowanie systemu elektroenergetycznego zajmie kilka kolejnych dekad.

Ustalenie właściwych priorytetów w zakresie wykorzystania wodoru będzie miało zasadnicze znaczenie dla jego szybkiego upowszechnienia i długoterminowego wkładu w wysiłki na rzecz dekarbonizacji.