Polska powinna mocniej inwestować w wodór
Nowa biotechnologia od Orlenu
1 lipca 2020
E-ładowarki: duże zmiany w rankingu po maju 2020 r.
1 lipca 2020
Zwiększenie roli wodoru może być 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 – uważają eksperci Polskiego Instytutu Ekonomicznego
PIE przygotował raport „Kierunki rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce”.
„W 2015 r. łączna produkcja wodoru w Polsce szacowana była na milion ton, co stanowiło ponad 10% konsumpcji wodoru w Europie. Wodór jest obecnie wykorzystywany w Polsce głównie w przemyśle chemicznym. Dążąc do jego szerszego zastosowania w gospodarce konieczny będzie jego łatwiejszy przesył i dystrybucja. Barierą i szansą jednocześnie jest zły stan sieci gazowej. Z 10,7 tys. km sieci przesyłowych w Polsce ok. 50% ma przeszło 36 lat (z czego 41% powyżej 40 lat), a jedynie 10% ma mniej niż 5 lat. Niezbędne inwestycje w modernizację infrastruktury gazowej powinny uwzględniać dziś co najmniej pilotażowe projekty pozwalające na blendowanie (mieszanie) wodoru z gazem ziemnym” – uważa Aleksander Szpor, kierownik zespołu energii i klimatu Polskiego Instytutu Ekonomicznego, współautor raportu.
Jak piszą autorzy raportu, od 1975 r. zużycie wodoru na świecie wzrosło czterokrotnie, z 18,2 megaton do 73,9 megaton, a prognozy przewidują, że do 2022 r. wartość rynku wodoru może wynieść 600 mld zł, co oznacza 35-proc. wzrost w stosunku do 2015 r.
„Zaniedbywane dotąd rozpoznawanie potencjału wodoru w polskiej gospodarce powinno zostać przyspieszone. Wymaga to przeprowadzenia szczegółowej analizy potencjałów najważniejszych uczestników tego rynku, należą do nich podmioty odpowiedzialne za produkcję energii elektrycznej i cieplnej, transport morski i logistykę, infrastrukturę przesyłową i dystrybucyjną gazu oraz przemysł naftowy, chemiczny, motoryzacyjny i stalowy. Współpraca tych podmiotów, które posiadają wystarczający potencjał będzie niezbędnym warunkiem dla stworzenia synergii w tworzeniu rynku wodoru w Polsce” – uważają autorzy raportu.
Od 2002 r. na świecie na badania i rozwój dotyczące wodoru i wodorowych ogniw paliwowych przeznaczono ponad 37 mld zł. Najwięcej wydały kraje Ameryki Północnej i Południowej (głównie Stany Zjednoczone i Kanada) – 41% tej kwoty, potem kraje Europy (głównie Francja i Niemcy) – 30% i kraje Azji (głównie Japonia i Korea) – 29% Polska przeznacza na badania i rozwój wodoru najwięcej środków spośród krajów Grupy Wyszehradzkiej
Spośród sposobów produkcji wodoru, jako najmniej energochłonną, eksperci PIE wskazują elektrolizę. Przyjęty w UE cel neutralności klimatycznej będzie jednak wymuszał stosowanie wodoru bezemisyjnego, tzn. produkowanego w procesie elektrolizy z OZE (zielony wodór) lub z paliw kopalnych (szary wodór), ale z wykorzystaniem CCS.
„Najmniej energochłonną metodą produkcji wodoru jest elektroliza. W tym procesie wodę poddaje się rozkładowi przez prąd elektryczny. Czysta woda ma niewielką zdolność do przewodzenia prądu, dlatego jako elektrolitów używa się innych substancji – wodorotlenków, kwasów czy zasad (np. roztwór kwasu siarkowego lub wodorotlenku sodowego), dzięki czemu proces elektrolizy zachodzi zdecydowanie szybciej. Wodór wyprodukowany podczas elektrolizy ma wysoką czystość, dochodzącą do 99,999%” – czytamy w raporcie.
Jednak, jak czytamy w publikacji, 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 3 600 TWh energii elektrycznej (roczna produkcja w UE 3 300 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 wytwarzania wodoru. W tym zakresie istotny jest potencjał farm wiatrowych offshore” – oceniają eksperci PIE.
W Unii Europejskiej roczne zużycie wodoru jest na poziomie 339 TWh z czego 325 TWh konsumuje przemysł, a 14 TWh transport (główne płynny wodór). Rocznie najwięcej wodoru wykorzystuje się w rafineriach (153 TWh – 45% ogólnego zużycia) oraz w przemyśle chemicznym, gdzie największy udział ma produkcja amoniaku (129 TWh – 38% ogólnego zużycia) oraz metanolu (27 TWh – 8% ogólnego zużycia).
Właściwości wodoru, takie jak wysoka wybuchowość i palność oraz korozyjność stanowią wyzwanie pod kątem bezpieczeństwa.
„Optymalnym rozwiązaniem wydają się dziś podziemne magazyny wodoru, a w szczególności kawerny solne, które charakteryzują się wysoką szczelnością. Polska ma w tym zakresie spory potencjał – objętości gazu operacyjnego w kawernach solnych jest na 4. miejscu w Europie i wynosi 0,7 mld m. sześć.” – czytamy w publikacji.
Wodór może odgrywać istotną rolę na przykład w produkcji stali, która jest jedną z najbardziej emisyjnych gałęzi gospodarki. Jak pokazują szacunki Światowego Forum Ekonomicznego, produkcja stali z użyciem wodoru pozwala nie tylko znacząco zredukować emisję dwutlenku węgla, ale może już niebawem być bardziej opłacalna finansowo.
„W przypadku rocznego spadku kosztów analogicznie do sektora wiatrowego (3,7 % rocznie), koszty kapitałowe produkcji stali metodą H-DR powinny osiągnąć poziom cenowy metod tradycyjnych już ok. 2030 r. Z kolei w przypadku spadku kosztów na poziomie sektora fotowoltaicznego (17% rocznie) taki scenariusz może zostać zrealizowany w ciągu najbliższych 3-4 lat” – prognozują eksperci Instytutu.
Wodór może być stosowany także do produkcji ciepła, jako paliwo alternatywne dla energii elektrycznej w pojazdach.
„W przypadku pojazdów ogniwa paliwowe mają wyższe koszty inwestycyjne, ale ich koszty operacyjne zrównują się z pojazdami bateryjnymi dla mocy ogniw 210 kW lub w przeliczeniu na zasięg pojazdów, powyżej 105 km. Zbiornik wodoru ma 10 razy większą gęstość energetyczną niż bateria, dzięki czemu wodór jest perspektywiczny z punktu widzenia rynku pojazdów dalekodystansowych. Krótszy czas ładowania pojazdów i większy zasięg w porównaniu do pojazdów bateryjnych przekładają się na wyższe zyski operacyjne przewoźników” – czytamy w opracowaniu.
