Aby jednak wodorowa rewolucja się powiodła, potrzebna jest determinacja, współpraca władz centralnych, lokalnych, biznesu oraz nauki, i pieniądze – na rozwój technologii i inwestycje. Polska określiła swoje cele. Jakie działania planujemy podjąć? Przyjrzyjmy się szczegółom.
Transformacja i przechodzenie na czyste źródła energii są nie lada wyzwaniem. Na całym świecie rosną moce odnawialnych źródeł energii (OZE), ale one same w sobie nie rozwiązują problemu. Nie zawsze wieje wiatr, nie zawsze świeci słońce. Tymczasem dostawy energii muszą być stabilne i nieprzerwane. Magazyny energii jeszcze nie są w stanie zaspokoić realnych potrzeb rynku.
„Kolory” wodoru
Odpowiedzią na problem z niestabilnością energii z OZE może stać się zielony wodór, który dzięki swoim właściwościom może służyć jako jej magazyn. To jednak nie koniec jego roli w procesie dekarbonizacji – może on okazać się kluczowy w sektorach gospodarki trudnych do zelektryfikowania. Przykładem może być zastąpienie paliw kopalnych wodorem w wysokoemisyjnych procesach przemysłowych w sektorze chemicznym czy metalurgicznym.
Wodór można produkować na wiele sposobów. Zależnie od wybranej metody i jej emisyjności wyróżnia się jego różne „kolory”.
Oprócz opisanego wyżej wodoru zielonego istnieje też wodór szary, wytwarzany z wykorzystaniem źródeł kopalnych, i wodór turkusowy, który wytwarza się przez pirolizę metanu. Przy okazji produkcji takiego wodoru powstaje węgiel w postaci stałej, który odróżnia wodór turkusowy od niebieskiego (w niebieskim pojawia się CO2, który jest wychwytywany). Tak otrzymany węgiel można wykorzystać jako polepszacz gleby czy surowiec do produkcji opon lub tworzyw sztucznych.
Wyróżnia się również wodór różowy, nazywany także fioletowym, purpurowym czy czerwonym. Powstaje on w procesie elektrolizy przy wykorzystaniu energii jądrowej. Jest niskoemisyjny i – jak wskazują eksperci – będzie w stanie uzupełniać produkcję z odnawialnych źródeł energii dzięki stabilności i przewidywalności energii jądrowej. Taki typ wodoru niskoemisyjnego pojawia się obok wodoru odnawialnego w dokumentach unijnych, m.in. w nowym pakiecie wodorowo-gazowym.
Najbardziej pożądany jest jednak wodór zielony – zeroemisyjny, wytwarzany w drodze elektrolizy przy użyciu energii odnawialnej i wody. Dzięki wykorzystaniu takiego wodoru różne sektory gospodarki będą mogły skutecznie się dekarbonizować, co pozwoli osiągnąć neutralność emisyjną w 2050 roku. Taki cel stawia sobie Unia Europejska, a w ślad za nią władze poszczególnych państw, w tym Polski.
Największe wyzwania
Obecnie głównym wyzwaniem związanym z produkcją zielonego wodoru są wysokie koszty energii pochodzącej z OZE i sprawność instalacji. Oprócz tego problemem jest niedobór dostępnych mocy OZE w Polsce. Konieczne jest ich zwiększenie, aby sprostać wyzwaniom dekarbonizacji i zielonej transformacji.
Ceny zielonego wodoru uzależnione są od kosztów energii z odnawialnych źródeł, są więc różne w poszczególnych regionach świata. W przyszłości będą one maleć wraz ze spadkiem cen OZE i skalowalnością biznesu, a także poprawiającą się wydajnością elektrolizerów.
Wśród możliwości powszechnego wykorzystania wodoru jest użycie go w transporcie miejskim
Ze względu na problem z dostępnością taniej energii z OZE dużą rolę w rozwijaniu gospodarki wodorowej odgrywa neutralność technologiczna. Chodzi o to, by oprócz wspierania produkcji wodoru zielonego stymulować równocześnie rozwój produkcji np. wodoru niebieskiego czy różowego. Dzięki większej dostępności i niższej cenie wodór będzie szerzej wykorzystywany.
Kraje takie jak Polska, które nie mają dostępu do niskoemisyjnej energii sieciowej, nie powinny ograniczać się jedynie do rozwoju zielonego wodoru. Zwiększona dostępność wodoru (niezależnie od sposobu produkcji) pozwala na zbudowanie rynku, lepszy rozwój infrastruktury i obniżenie kosztów przez efekt skali.
Jednocześnie niezbędne jest dalsze inwestowanie w zielony wodór, który z czasem naturalnie zwiększy swoją obecność w gospodarce i pozwoli na wypełnianie celów wyznaczonych przez UE. Takie podejście pozwoli na elastyczne i efektywne wspieranie transformacji energetycznej oraz stopniowy rozwój gospodarki wodorowej razem z OZE.
Rozwój gospodarki wodorowej w Polsce
Już dziś wodór odgrywa ważną rolę w polskiej gospodarce. Polska jest trzecim producentem wodoru w Europie i piątym na świecie. Nad Wisłą powstaje głównie wodór szary, emitujący gazy cieplarniane. Jest wytwarzany prawie wyłącznie w procesie reformingu parowego metanu. Szacuje się, że produkcji kilograma wodoru towarzyszy emisja dziewięciu kilogramów CO2.
W 2021 roku ogłoszona została „Krajowa strategia wodorowa do 2030 roku z perspektywą do roku 2040”. Dokument określa główne cele rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce. Wskazano w nim 6 priorytetów: wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i ciepłownictwie, wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie, wsparcie dekarbonizacji przemysłu, produkcja wodoru w nowych instalacjach, ale też sprawny, bezpieczny przesył, dystrybucja i magazynowanie wodoru oraz stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.
Aby realizować te cele, potrzeba zbudować nową gałąź gospodarki, co jest nie lada wyzwaniem. Miałaby ona jednak pozytywne przełożenie na rozwój ekonomiczny, pobudziłaby gospodarczo różne regiony Polski, zapewniłaby nowe, atrakcyjne miejsca pracy i byłaby ważnym krokiem na drodze dekarbonizacji.
Odpowiedzią na te potrzeby jest tworzenie dolin wodorowych, w których powstanie cały łańcuch wartości związanych z gospodarką wodorową, w obszarze zarówno produkcji wodoru, jak też jego transportu i magazynowania. W dolinach prowadzone będą też prace naukowo-badawcze. To szansa szczególnie dla tych regionów, które będą odchodzić od węgla.
By taka gospodarka miała rację bytu, trzeba stymulować rozwój rynku wodoru. I to również zaznaczono w dokumencie. Mowa choćby o rozwoju pojazdów napędzanych wodorem czy komponentów niezbędnych dla gospodarki wodorowej. Te prace muszą toczyć się równolegle i to się zaczyna dziać, choć – jak na razie – na niewielką skalę.
Według danych Instytutu Samar, monitorującego rynek motoryzacyjny w Polsce, na koniec kwietnia 2024 roku po naszych drogach jeździło zaledwie 227 pojazdów wodorowych, z czego 94,71 proc. to auta osobowe, a 5,29 proc. – autobusy.
Zgodnie ze strategią, do 2025 roku Polska powinna mieć 50 MW mocy instalacji do produkcji wodoru niskoemisyjnego, natomiast w 2030 roku ta moc ma wzrosnąć do 2 GW. W planach jest utworzenie co najmniej 5 dolin wodorowych. Zakłada się, że w przyszłym roku w użyciu na terenie kraju będzie między 100 a 250 autobusów wodorowych, a w 2030 roku od 800 do 1000. W 2025 roku dostępne mają być co najmniej 32 stacje tankowania wodoru.
Tematy związane z wodorem są na bieżąco poruszane na szczeblu krajowym: resort klimatu i środowiska zapowiada rewizję strategii wodorowej, a rząd sygnalizuje przyśpieszenie prac nad gospodarką wodorową. Powstać miałby fundusz wodorowy, który (na bazie środków z KPO) usprawniłby realizację inwestycji. By rozwijać ambitne plany, konieczne jest jednak zapewnienie odpowiednich zasobów zielonej energii.
Rozwiązania wodorowe w Unii…
Wodór jest jednym z kluczowych elementów transformacji w planie unijnym. Unia Europejska chce koncentrować się na rozwoju produkcji zielonego wodoru. W latach 2025–2030 moc elektrolizerów miałaby wzrosnąć do 40 GW, produkcja w tym czasie szacowana jest na poziomie ok. 10 mln ton. Jednocześnie zapotrzebowanie na odnawialny wodór w 2030 roku ma wynieść 20 mln ton, co oznaczałoby konieczności importu połowy tego wolumenu przez kraje członkowskie.
Produkcja od około 2030 roku będzie – według szacunków unijnych – konkurencyjna względem wodoru niskoemisyjnego, koszty powinny się wyrównać. Choć ostatecznie będzie to zależało od rozwoju OZE i rządowych subsydiów. W latach 2030–2050 technologia powinna osiągnąć dojrzałość.
Inwestycje w rozwój gospodarki wodorowej nie będą małe. W całej Europie wydatki na zielony wodór mogą do 2050 roku wynieść od 180 mld euro do nawet 470 mld euro. Z kolei na wodór niskoemisyjny może zostać przeznaczone od 3 mld euro do 18 mld euro.
Na same elektrolizery planuje się wydać do końca tej dekady 24–42 mld euro. Do tego dochodzi rozbudowa OZE i sieci przesyłowej (220–340 mld euro), modernizacja istniejących zakładów do produkcji wodoru, by mógł być kwalifikowany jako niebieski (11 mld euro) i rozbudowa infrastruktury do transportu, dystrybucji i magazynowania surowca (65 mld euro).
Zawiązano już sojusz na rzecz czystego wodoru – European Clean Hydrogen Alliance. Zrzesza on przedstawicieli administracji, przemysłu i społeczeństwa obywatelskiego, a także Europejskiego Banku Inwestycyjnego. Jego celem jest wskazywanie wykonalnych projektów wodorowych w Europie. Powstawać mają klastry wodorowe i doliny wodorowe. Rozwijać się będą na podstawie lokalnej produkcji wodoru przy wykorzystaniu energii z istniejących na danym obszarze odnawialnych źródeł energii. Wodór byłby transportowany na krótkie odległości, bo popyt pochodziłby od lokalnych konsumentów.
Poważnie do kwestii wodorowych podchodziły Niemcy, które intensywnie szukały alternatywy dla paliw kopalnych, tym bardziej że kraj ten zrezygnował z energetyki jądrowej. Wodór to jeden z ważniejszych składowych Energiewende, planu transformacji niemieckiej energetyki. Niemiecki rząd zapisał w strategii wodorowej, że do 2030 roku na terenie kraju powstanie 10 GW mocy do produkcji zielonego wodoru. Z analizy niemieckiego Instytutu Ekonomii Energii wynika jednak, że zbudowanych zostało tam jak dotąd zaledwie 0,3 GW mocy. Realizacja celu stoi więc pod znakiem zapytania i pojawiają się głosy, że program jest w stagnacji.
Budowanie rynku wodoru, wedle zapowiedzi, miało pójść szybciej niż mocy produkcyjnych. Niemcy szacują, że tylko 20 proc. zapotrzebowania na wodór w końcówce dekady pokrywać będą dostawy krajowe. Pozostały wolumen trzeba będzie importować.
W 2030 roku potrzeby zakupowe tego kraju miały – według szacunków – wynieść 10 mln ton, a w 2050 roku około 45 mln ton. Prowadzone są rozmowy między innymi z krajami Afryki Zachodniej i Północnej, gdzie są bardzo dobre warunki do budowy ogromnych farm fotowoltaicznych. Dzięki inwestycjom w OZE i budowie elektrolizerów regiony te mogłyby stać się dostawcami dużych wolumenów surowca do Niemiec. Berlin z kolei zapewniałby w procesie wsparcie finansowe i technologiczne.
…i na świecie
Nie tylko Europa stawia na wodór i widzi potencjał w jego rozwoju. Aktywne w tym obszarze są także kraje azjatyckie. Chiński rząd przedstawił plan rozwoju wodoru na lata 2021–2035. Pekin zapowiedział w nim wprowadzenie na drogi 50 tys. pojazdów napędzanych wodorem do 2025 roku. Do tego czasu produkcja zielonego wodoru miałaby osiągnąć w Chinach do 100–200 tys. ton rocznie.
Japonia już w 2017 roku przyjęła strategię zakładającą, że do 2030 roku w kraju pojawi się 800 tys. aut i 1,2 tys. autobusów napędzanych ogniwami paliwowymi. Dostępne mają być stacje tankowania w 900 lokalizacjach. Wodór posłuży też do ogrzewania 5,3 mln mieszkań. Z kolei Korea Południowa założyła, że w 2040 roku liczba aut wodorowych w kraju wyniesie 6,2 mln, a autobusów 41 tys. Do tego czasu ma powstać 1,2 tys. stacji tankowania wodoru.
Także Amerykanie mają swój plan wodorowy. Stany Zjednoczone szacują, że zapotrzebowanie tamtejszej gospodarki na wodór w 2030 roku wyniesie 17 mln ton, a w 2050 roku ponad 63 mln ton. USA wprowadziły ulgi podatkowe nie tylko dla producentów czystego wodoru, ale również na inwestycje w urządzenia do przechowywania wodoru czy na pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi.
Budowa gospodarki wodorowej wymaga jasnej strategii, przemyślanego finansowania, rozbudowy mocy OZE i potrzebnej infrastruktury oraz zdecydowanych działań i koordynacji na wielu płaszczyznach. W okresie przejściowym, gdy tworzony będzie rynek wodoru, powinniśmy wspierać się wodorem niebieskim, turkusowym, a tam gdzie to możliwe, również różowym, inwestując w międzyczasie w produkcję zielonego wodoru.
Rola odnawialnego wodoru w dekarbonizacji jest znacząca, a potencjał w jego wykorzystaniu widzi wiele państw z całego świata. Jest to kluczowy element w dążeniu do osiągnięcia przez Unię Europejską neutralności klimatycznej do 2050 roku.
