Nie tylko wiatr, słońce i woda. W transformacji energetycznej może pomóc także wodór

O konieczności odchodzenia od paliw kopalnych mówi się już od dawna, przede wszystkim w kontekście zmian klimatycznych lub kurczących się zasobów. Obecnie doszły do tego mocne czynniki polityczne, które sprawiły, że coraz więcej krajów szuka alternatywy dla surowców energetycznych sprowadzanych z Rosji. Zmiana dostawcy paliw kopalnych, mimo że skomplikowana i kosztowna jest możliwa. Nie rozwiązuje jednak problemu, jakim jest nadmierna emisja gazów cieplarnianych. Zdecydowanie bardziej przyjazną środowisku opcją są odnawialne źródła energii. Jak wskazuje Kearney, dużą rolę w procesie transformacji energetycznej może odegrać także wodór.

Rosnące wykorzystanie wodoru stymuluje powstawanie nowych, niskoemisyjnych technologii oraz odgrywa znaczącą rolę w procesie dekarbonizacji. Surowiec ten może być z powodzeniem wykorzystany w sektorach, takich jak energetyka, transport, przemysł i budownictwo, które łącznie odpowiadają za ponad 65 proc. globalnej emisji CO2. Jego możliwości substytucyjne są największe w energetyce, gdzie za 22 proc. emisji gazów cieplarnianych odpowiada węgiel, a za kolejne 9 proc. ropa, gaz i inne paliwa. Tutaj H2 może zapewnić stabilizację sieci, balans geograficzny czy sezonowe, wielkoskalowe magazynowanie energii. Drugim obszarem z największym potencjałem dla wykorzystania wodoru jest transport, odpowiadający za 17 proc. emitowanych gazów cieplarnianych. W tym wypadku H2 może znaleźć zastosowanie jako paliwo dla samochodów czy pociągów, ale też być wykorzystany w transporcie lotniczym i morskim. Dla przemysłu (odpowiadającego za 14 proc. globalnej emisji CO2) wodór może być istotny z punktu widzenia gospodarki zamkniętego obiegu oraz jako czysty surowiec do rafinacji ropy. Jego roli w budownictwie (6 proc. emisji) upatruje się przede wszystkim jako elementu sieci grzewczych.

– Wodór ma olbrzymi potencjał dla rozwoju bezemisyjnej energetyki i transportu. Choć sukcesywnie powiększa się wodorowa infrastruktura, niskoemisyjna produkcja tego surowca wciąż pozostaje kosztowna, a w 95 proc. opiera się na pozyskiwaniu wodoru z przetwarzania paliw kopalnych. Konieczny jest więc stały rozwój technologii, które sprawią, że proces ten będzie tańszy i bardziej wydajny – mówi Krystian Kamyk, Partner Zarządzający Kearney w Warszawie. – Rozwój technologii wodorowych ma największy potencjał w obszarach transportu oraz energetyki. W pierwszym z nich wodór może być wykorzystywany jako efektywne, ekologiczne źródło zasilania pojazdów, w drugim jako magazyn nadwyżek energii ze źródeł odnawialnych przetwarzanych w procesie elektrolizy – dodaje Krystian Kamyk.

Największym wyzwaniem dla technologii wodorowych jest to, by proces pozyskiwania surowca sam nie generował zwiększonej emisji CO2. Tymczasem dziś na świecie najwięcej produkuje się wodoru brązowego (powstającego w wyniku gazyfikacji węgla) oraz szarego (produkowanego przy użyciu paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny). W obu przypadkach emisyjność jest bardzo wysoka. Pewnym rozwiązaniem jest tzw. wodór niebieski, przy produkcji którego także korzysta się z paliw kopalnych, ale emisyjność jest minimalizowana poprzez zastosowanie metod wychwytu CO2. Celem energetyki wodorowej jest produkcja wodoru zielonego, czyli takiego, który powstaje przy użyciu odnawialnych źródeł energii. Kluczową rolę odgrywa tutaj proces elektrolizy wody. Jej rozszczepienie na wodór i tlen nie generuje szkodliwych dla środowiska odpadów, a wykorzystanie odnawialnej energii ogranicza emisję CO2 do zera.

– Spośród wielu analizowanych scenariuszy, najbardziej prawdopodobny wydaje się ten, w którym wodór przejdzie ścieżkę od etapu niszowego paliwa do ekspansji na wyodrębnionych rynkach lokalnych i krajowych. Jako paliwo niszowe H2 musi mierzyć się z konkurencją ze strony alternatywnych technologii, które przewyższają go osiągami w niemal wszystkich zastosowaniach. Dodatkowym utrudnieniem jest ograniczone wsparcie polityczne dla technologii wodorowych. Sytuacja może zmienić się po przejściu w obszar wyodrębnionych rynków krajowych, na których wdrażane są skuteczne mechanizmy wsparcia finansowego technologii wodorowych. Dzięki wsparciu politycznemu H2 zacznie dominować na wyodrębnionych rynkach lokalnych i wybranych obszarach zastosowania – mówi Adam Rusiecki, manager Kearney.

Dwa mniej prawdopodobne scenariusze mówią o ekspansji wodoru na globalnych rynkach sektorowych lub o jego ekspansji uniwersalnej. Pierwszy z nich zakłada, że rozwiązania wykorzystujące H2 stają się konkurencyjne w niemal wszystkich zastosowaniach (np. surowce, transport, magazynowanie), choć nie mogą liczyć na mocne wsparcie polityczne. Technologie oparte na wodorze są napędzane przez sektor prywatny i rozwijają się w krajach będących liderami przemysłowymi. Drugi – najbardziej optymistyczny scenariusz – mówi o pełnej konkurencyjności H2, który cieszy się powszechnym wsparciem politycznym oraz o rozwoju technologii wodorowych forsowanych zarówno przez sektor prywatny, jak i publiczny. Co więcej, w wariancie tym H2 zmierza w kierunku globalnie zintegrowanego rynku, tworząc międzynarodową platformę handlową.

W Europie już teraz da się zauważyć wysokie ambicje oraz rosnące polityczne poparcie dla wykorzystania technologii wodorowych. H2 jest kluczowym elementem przyjętej w 2020 roku unijnej agendy Green Deal, która powstała w odpowiedzi na postępujące zmiany klimatyczne. – W krajach europejskich powstaje obecnie rozległa infrastruktura służąca energetyce wodorowej. Obejmuje ona węzły oraz rurociągi – zarówno te nowe, jak i te powstałe z przystosowania do przesyłu H2 przez gazociągi. Procesowi temu towarzyszą zwiększone nakłady inwestycyjne i finansowanie publiczne. Niemcy dla przykładu planują do 2030 roku przeznaczyć 7 mld euro na produkcję wodoru, infrastrukturę i stymulację popytu. Celem strategicznym dla całej Europy są inwestycje rzędu 24-42 mld euro w możliwości produkcyjne i dalsze 65 mld euro w infrastrukturę transportową i magazynową. Niezbędne jest też zwiększenie do 2030 roku pojemności elektrolizerów do poziomu 40 GW. Obecne tempo wzrostu o 1 GW rocznie wymaga jednak znaczącego przyspieszenia, aby ten cel zrealizować – tłumaczy Adam Rusiecki z Kearney.

Transformację energetyczną z wykorzystaniem H2 zakłada także, opublikowana pod koniec ubiegłego roku, „Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do roku 2040”. Kreśli ona cele zmierzające do budowy gospodarki wodorowej, która ma być jednym z elementów wpływających na rozwój i utrzymanie konkurencyjności polskiej gospodarki. Strategia ma temu służyć m.in. poprzez tworzenie w poszczególnych regionach Polski tzw. dolin wodorowych, które zapewnią rozwój przemysłowych zastosowań wodoru, integrację sektorów, znalezienie partnerów biznesowych, optymalizację procesów i kosztów. Inwestycje w wodór mają jednocześnie wspierać proces dekarbonizacji polskiej gospodarki, stymulować powstawanie nowych miejsc pracy oraz zrównoważonego wzrostu gospodarczego.

– Transformacja energetyczna to jedna z kluczowych potrzeb naszych czasów. Nawet pomijając aktualne kwestie polityczne, kiedyś w końcu będziemy musieli odejść od paliw kopalnych, ich zasoby nie są przecież niewyczerpywalne. Inaczej jest w przypadku OZE, do których pod pewnymi względami można zaliczyć także zielony wodór. Dywersyfikacja źródeł energii staje się koniecznością także dla polskiej gospodarki, która obok ropy, gazu, węgla czerpie coraz więcej także z siły wiatru czy słońca. Ważnym elementem w tym energetycznym miksie może być również wodór, dlatego należy wciąż rozwijać technologie opierające się na tym surowcu oraz infrastrukturę, która pozwoli go efektywnie wykorzystywać – mówi Krystian Kamyk, Partner Zarządzający Kearney w Warszawie.