Wodór, nazywany czasem paliwem przyszlości, może stanowić jeden z ważnych elementów transformacji energetycznej. Jak mówią jednak raporty, najbliższe lata raczej nie przyniosą w tym zakresie rewolucji. Zapotrzebowanie na wodor, w przypadku np. transportu zbiorowego, ma pozostawać marginalne do co najmniej 2030 roku. Przyjrzyjmy się temu, jaki jest aktualny status wodoru w energetyce, przechodząc przez pięć punktów 1) produkcję, 2) magazynowanie, 3) dystrybucję, 4) zastosowanie wodoru 5) przyszłość.
Produkcja wodoru
Zacznijmy od początku, czyli procesu produkcji wodoru. Nie wchodząc gruntownie w szczegóły techniczne, w warunkach przemysłowych powstaje on zwykle w procesie elektrolizy. Umożliwiają ją elektrolizery, do których dostarczana jest energia elektryczna. Pod jej wpływem następuje rozpad częsteczek wody na wodór i tlen. W tym procesie produkowane jest także ciepło, które można ponownie wykorzystać (Zob. Dudek za Srinivasan 2023, s. 46).
Dostarczana do elektrolizerów energia może pochodzić z różnych źródeł. Przykładowo, choć Polska jest trzecim producentem wodoru w Europie, jego produkcja opiera się w dużej mierze na energii ze źródeł kopalnych. Wodór zielony, a więc pożądany w transformacji energetycznej, to taki, który według definicji Komisji Europejskiej, produkowany jest z energii odnawialnej.
Polska Strategia Wodorowa do 2030 roku priorytetyzuje taką produkcję wodoru. W Polsce powstawać mają (i powstają) doliny wodorowe, w wyniku porozumień między biznesem, gospodarką państwa, samorządem i naukowcami. Poprzednie władze Ministerstwa Klimatu i Środowiska podpisały także list intentyncyhy o ustanowieniu partnerstwa na rzecz budowy gospodarki wodorowej. Jak podaje jednak fundacja Instrat:
Analizy opracowane m.in. przez Międzynarodową Agencję Energii Odnawialnej wskazują na relatywnie wysoki koszt produkcji wodoru w Europie Środkowej ze względu na umiarkowanie korzystne warunki pogodowe oraz wysoką gęstość zaludnienia. Polska jest w szczególnie trudnej sytuacji – nowe moce OZE, szczególnie wiatrowe, są nam niezbędne w pierwszej kolejności do dekarbonizacji elektroenergetyki.
Według unijnej strategii wodorowej, która jest częścią planu RePowerEU, produkcja odnawialnego wodoru w UE w 2030 roku ma sięgnąć 10 milionów ton. Odpowiadałoby to 14% całkowitego zużycia energii elektrycznej w UE. Barierą wciąż pozostają niejasne przepisy i wysoka cena wodoru.
Magazynowanie
Wyprodukowany wodór musi zostać zmagazynowany. W taki sposób, aby mógł zostać bezpiecznie dostarczony do zasilanych nim pojazdów lub wykorzystany do produkcji energii elektrycznej np. dzięki jego współspalaniu z gazem. Wodór stanowi w ten sposób nośnik energii ze źródeł odnawialnych. Na przykład wtedy, kiedy OZE produkują jej dużo, uruchomione mogą zostać podpięte do nich elektrolizery. Tego typu magazyn powstaje np. z inicjatywy PKP Energetyka. Układ wodorowy w magazynie ma współpracować z instalacją fotowoltaiczną powstającą przy podstacji trakcyjnej w Garbcach.
Dystrybucja
Jak prezentuje się natomiast kwestia dystrybucji wodoru? Moglibyśmy mówić tu o skali makro, czyli rurociągach i transporcie między państwami oraz mikro, która wiąże się z doprowadzeniem wodoru do mniejszych ośrodków i konsumentów.
Na poziomie makro rozwój sieci dystrybucyjnej i łańcuchu dostaw w Europie musi dopiero nastąpić. Prof. Wojciech Myślecki postuluje m.in., aby odejście od paliw rosyjskich skutkowało przebudową istniejącej struktury transportu gazu w taki sposób, aby była zdolna do dystrybucji wodoru (Zob. Wizje Nowej Energetyki str. 43).
Z kolei prof. Jerzy Buzek zauważa, że istotne jest to, że z sześciu zaplanowanych dróg przesyłania wodoru w Europie, przynajmniej dwie będą przebiegały przez Polskę (Zob. Wizje Nowej Energetyki, s. 51). Istniejącą infrastrukturę gazową należałoby już teraz dostosowywać do transportu wodoru, zaczynając od opracowania indywidualnych projektów na poziomie gmin, powiatów i miast.
Od 2022 roku trwają między innymi prace nad Nordycko-Bałtyckim Korytarzem Wodorowym. To rurociąg, który ma prowadzić z Finlandii przez kraje europy środkowo-wschodniej. W styczniu 2024 r. sześciu operatorów: Gasgrid Finland (Finlandia), Elering (Estonia), Conexus Baltic Grid (Łotwa), Amber Grid (Litwa), GAZ-SYSTEM (Polska) i ONTRAS (Niemcy), podpisało umowę na opracowanie wstępnego studium wykonalności dla tego korytarza.
Na poziomie dystrybucji w skali mikro w Polsce funkcjonują zaledwie trzy stacje wodorowe pozwalające "zatankować" wodorowy samochód. W tym tylko jedna, od września 2023 roku, dostępna publicznie. Pojawiają się plany dotyczące wdrożenia wodoru w spółkach transportu zbiorowego. List intencyjny w tej sprawie w 2023 roku podpisała PGE Enegetyka Kolejowa razem z Siecią Badawczą Łukasiewicz. Dotyczy on współpracy, związanej z rozwojem oraz upowszechnianiem technologii wodorowej w sektorze kolejowym w Polsce.
Zastosowanie wodoru
Ostatnią kwestią jest wykorzystanie wodoru na rynku. Jednym z podstawowych obszarów w tym zakresie wydaje się transport. Znów możemy dokonać tu podziału na dwa podobszary. Transport publiczny i prywatny.
Najpopularniejszym chyba przykładem zastosowania wodoru w tzw. "zbiorkomie" są autobusy firmy Solaris (Urbino 18 Hydrogen). W 2021 roku taki autobus testowany był w austriackim mieście Wels. Autobus Urbino 18 od końcówki lutego 2024 jeździ również próbnie po ulicach Krakowa. Niedawno niemiecki przewoźnik RVK z Kolonii złożył natomiast zamówienie na wodorowe Solarisy, których flota osiągnie łączną liczbę 53 pojazdów.
Aktualnie dostępnymi samochodami osobowymi napędzanymi wodorem są Toyota Mirai, a poza Polską również Hyundai Nexo. Ich zaletą – w porównaniu z elektrykami – pozostaje szybkość ładowania pojazdu oraz zasięg. Przy zaledwie trzech stacjach pozwalających na tankowanie wodoru (w tym jednej dostępnej publicznie), korzystanie z takiego pojazdu w Polsce wydaje się jednak awykonalne w szerszej skali.
Dodatkowym problemem wciąż pozostaje koszt takich samochodów. Podejmowane są jednak działania zmierzające do przerabiania tradycyjnych silników spalinowych na wodorowe. Przykładem tego jest nagłaśniane ostatnio osiągnięcie naukowców z Politechniki Krakowskiej. Naukowcy przerobili silnik diesla na taki, który może być napędzany wodorem. Choć jest to interesujące z technicznego i ekologicznego punktu widzenia, problemem pozostaje zasięg takiego silniku.
Co przyniesie (wodorowa) przyszłość?
Wodór rzeczywiście może okazać się paliwem przyszłości, ale raczej dalszej niż bliższej perspektywie. Potrzeba zarówno rozwoju technologii jak i sieci dystrybucji. Bez rozwoju popytu na ten surowiec, postęp może następować jednak w wolnym tempie. Aktualnie wiele inwestycji wodorowych znajduje się na etapie listów intencyjnych. Czekamy również na przełom, który podobnie jak w przypadku elektryków, zmniejszy cenę oraz zwiększy liczbę stacji dystrybuujących wodór na tyle, aby takie pojazdy stąły się solidną konkurencją dla zwykłych spalinówek.
Krytycznie do dyskusji na temat zastosowania wodoru odnosi się prof. Maciej Chorowski z Politechniki Wrocławskiej. Jego zdaniem ta technologia jest właściwie w fazie projektu, a nie gotowego produktu, więc zachodzi duże ryzyko, że okaże się nieopłacalna. Czas pokaże na ile technologie wodorowe spełnią swój, mimo wszystko, istniejący potencjał w energetyce. Możliwe, że proces ten przyspieszą postępująca transformacja energetyczna oraz kwestie związane z ochroną klimatu i środowiska.
