Wodór – obwodnica do elektromobilności?

Wodór, dziś używany w przemyśle, mógłby znaleźć szerokie zastosowanie także w energetyce i transporcie.

Rozwój elektromobilności to już stały element globalnego krajobrazu gospodarczego, dostrzegalny najsilniej w Europie Zachodniej, USA, Japonii i Chinach.

Widoczny wzrost sprzedaży pojazdów elektrycznych wspomagany jest przez otoczenie regulacyjne, które tworzą rządy oraz miasta zainteresowane czerpaniem korzyści w obszarach dekarbonizacji transportu, redukcji zanieczyszczenia powietrza, a także bezpieczeństwa i efektywności systemu energetycznego.

Gospodarka wodorowa

Elektryczne pojazdy akumulatorowe nie są jednak jedyną drogą do osiągnięcia zeroemisyjności w motoryzacji. Wodór, który obecnie znajduje zastosowanie w przemyśle, docelowo mógłby również znaleźć szerokie zastosowanie w energetyce oraz transporcie, a pojazdy nim zasilane mogłyby stać się jedną z kluczowych opcji uzupełniających obszar nowoczesnej mobilności.

Wizja zielonej gospodarki wodorowej zakłada, że mógłby on być produkowany z wody w procesie elektrolizy, krótkoterminowo magazynując nadwyżki energii elektrycznej i pozostawiając jedyny produkt uboczny reakcji w postaci tlenu. Tak wytworzone paliwo trafiałoby następnie do ogniw paliwowych, w których bez spalania zachodziłaby reakcja odwrotna – wodór, łącząc się z tlenem, generowałby energię elektryczną, ciepło i wodę.

Choć efektywność energetyczna i opłacalność tego procesu są jedną z największych barier dla rozwoju i wdrażania tej technologii, pozostaje ona jednym z ciekawszych wariantów ekologicznego zagospodarowywania nadwyżek energii. Kwestia opłacalności pozostaje pochodną przyjętej polityki klimatycznej i szczegółowych rozwiązań legislacyjnych w przyszłości.

W najbliższej perspektywie prawdopodobnie czekają nas zatem dwie opcje otrzymywania wodoru. Wciąż jeszcze nieefektywne kosztowo metody produkcji z wody lub wytwarzanie oparte na paliwach kopalnych (np. reforming parowy metanu, separacja wodoru z gazu koksowniczego, produkcja z ropy), które jednak dzięki umożliwieniu dostępu do taniego paliwa pozwolą na popularyzację wykorzystania wodoru.

Wodór i elektromobilność

Auta elektryczne i wodorowe są konstruowane w oparciu o zbliżony schemat funkcjonowania. W tych zasilanych wodorem część baterii zastąpiona jest zbiornikami wodoru i ogniwem paliwowym, które pełnią rolę mobilnej elektrowni. Dzięki temu zasięg samochodów może się zwiększyć do ponad 700 km, a czas tankowania skrócić do kilku minut, eliminując kluczowe bariery z punktu widzenia użytkownika.

Redukcja liczby baterii obniża całkowite zapotrzebowanie na wykorzystywane do ich produkcji metale ziem rzadkich, istotnie ingerując w rozkład wartości w łańcuchu dostaw między poszczególnymi graczami.

Elektromobilność to także transport morski czy kolejowy. O ile na zelektryfikowanych liniach kolejowych nie należy się spodziewać wodorowej rewolucji, o tyle zastępowanie lokomotyw spalinowych pojazdami wyposażonymi w nowe technologie staje się faktem. Po niemieckich torach kursuje już pierwszy pociąg zasilany wodorem, a plany innych państw (np. wycofanie lokomotyw z silnikiem Diesla w Wlk. Brytanii do 2040 r.) jasno wyznaczają kierunek. Stosunkowo wysoki poziom koncentracji infrastruktury do tankowania, ograniczający poziom nakładów inwestycyjnych, pozwala też z optymizmem wyglądać zmian w transporcie morskim.

Choć pierwszy samochód elektryczny powstał pod koniec XIX w., do rozpowszechnienia tego rozwiązania przyczynił się dopiero postęp technologiczny przekładający się na pojemność i koszt akumulatorów. Wydaje się, że w przypadku gospodarki wodorowej przełom może nastąpić przy popularyzacji OZE, która zmieni nasze postrzeganie rynku energetycznego.

Choć może to być perspektywą dekad, już teraz warto się zastanowić, czy realne jest występowanie w przyszłości stacji multi-fuel, na których tankować będą pojazdy elektryczne bateryjne i wodorowe. Czy technologie te będą się kanibalizować, czy może wzajemnie uzupełniać? Pewne jest to, że już dziś kluczowe koncerny uzupełniają ofertę o pojazdy zasilane ogniwami paliwowymi.

W najbliższych miesiącach możemy się spodziewać kolejnych informacji o dużych zamówieniach i planach związanych z transportem wodorowym (np. zamówienie dla Szwajcarii w perspektywie pięciu lat tysiąca ciężarówek zasilanych wodorem, kolejnych autobusów dla europejskich miast czy uruchomienie 100. stacji do tankowania wodoru w Niemczech w 2019 r.). Rewolucja w zakresie społecznej świadomości na temat wodoru może dokonać się podczas letnich igrzysk olimpijskich w Tokio w 2020 r., kiedy to wioska olimpijska stanie się swoistym ambasadorem tej technologii.

Wydaje się więc, że nadchodzi czas decyzji, czy podejmujemy ryzyko i dołączamy do grupy pionierów technologii wodorowych, czy też pozostając na bezpiecznej pozycji, biernie dostosowujemy się do globalnych trendów.

Andrzej Zienkiewicz jest Partnerem, a Łukasz Kuszyński i Karol Wierzbicki ekspertami w Zespole ds. Energii i Zasobów Naturalnych Deloitte