Obecna dekada jest kluczowa dla osiągnięcia neutralności emisyjnej Unii Europejskiej. Spełnienie postulatów porozumienia paryskiego w zakresie ograniczenia wzrostu temperatury do 1,5 st. C będzie wymagać pięciokrotnego wzrostu tempa dekarbonizacji do 2030 roku. Wybuch pandemii Covid-19 pokazał, że mimo spadku światowego PKB i wzrostu deficytu budżetowego wydatki na rozwój paliw alternatywnych rosną, a temat dekarbonizacji pozostaje wysoko na agendzie debaty publicznej oraz w strategiach globalnych firm energetycznych. Jednym z wiodących tematów tej debaty jest rola czystego wodoru jako kluczowego nośnika energii, który może odegrać ważną rolę w przyspieszeniu transformacji energetycznej Unii Europejskiej. Żeby wodór na dobre zadomowił się w sektorze transportowym i w przemyśle, potrzebne są przede wszystkim jasne mechanizmy wspierające popyt na „czysty” wodór w sektorach o największym potencjale.

Czysty wodór jest tym brakującym ogniwem, które pozwala osiągnąć neutralność emisyjną i spełnić postulaty porozumień klimatycznych: umożliwia magazynowanie energii elektrycznej z odnawialnych źródeł, a także stanowi substytut konwencjonalnych surowców w energetyce, takich jak węgiel lub gaz. Ponadto bardzo dużą przewagą wodoru nad paliwami kopalnymi są jego nieograniczone zasoby – wodór jest bowiem jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków we wszechświecie. Poza tym wodór doskonale nadaje się do transportu z wykorzystaniem istniejącej sieciowej infrastruktury gazowej, a w formie skroplonej – na statkach do transportu CNG.

Obecnie wodór wykorzystywany jest głównie w przemyśle naftowym w celu doczyszczania paliw oraz jako surowiec przy produkcji nawozów w przemyśle chemicznym. Wielkość rynku wodoru to około 70 mln ton rocznie, a jego wartość to 100 mld USD. 95 proc. zużywanego dziś wodoru to „wodór szary”, który pochodzi z kopalin, przy czym najczęściej stosuje się metody zgazowania węgla i parowego reformingu metanu. Procesy te powodują emisję dwutlenku węgla: na ile nie jest wychwytywany i magazynowany, uzyskaniu 1 kg tzw. szarego wodoru towarzyszy emisja 10 kg CO2. „Szary wodór” może więc służyć jako surowiec przejściowy, dla testowania technologii wodorowych. Docelowo, aby spełnić warunki niskoemisyjnej transformacji, wodór powinien być produkowany w sposób zrównoważony, np. w technologii elektrolizy z wykorzystaniem czystej energii z OZE, z biogazu, ale także z konwencjonalnych źródeł energii z paliw kopalnych w połączeniu z rozwiązaniami w zakresie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.

Europa już testuje paliwo przyszłości

W ostatnich dekadach rządy krajów europejskich i firmy prywatne dostrzegły w czystym wodorze ogromny potencjał do osiągnięcia neutralności emisyjnej transportu i przemysłu, co poskutkowało powstaniem wielu projektów, wspierających popyt na czysty wodór.

Francuski operator systemów gazociągowych GRTgaz testuje instalacje power-to-gas dla produkcji czystego wodoru z OZE, który następnie jest zatłaczany do rurociągów z gazem ziemnym, aby obniżyć jego emisyjność. Celem projektu jest przetestowanie możliwości zwiększenia udziału wodoru w gazowych systemach przesyłowych do poziomu 20 proc. w 2030 roku.

Operatorzy elektrowni gazowych i producenci turbin testują we Francji, Niemczech i Austria sprawność i żywotność turbin w warunkach zwiększonego stężenia wodoru w surowcu gazowym. Producenci turbin gazowych testują z kolei usprawnienia technologiczne w zakresie żywotności palników turbin, tak aby umożliwić produkcję energii elektrycznej i ciepła w oparciu o sam wodór.

W Austrii operator elektrowni Verbund w Mellach testuje połączony układ elektrolizera, ogniwa paliwowego i elektrowni. Elektrolizer produkuje wodór z nadwyżek OZE z systemu przesyłowego, który następnie jest mieszany z paliwem gazowym lub magazynowany w ogniwie paliwowym. Następnie, w przypadku niedoboru mocy w sieci, ogniwo paliwowe wytwarza czystą energię elektryczną i ciepło z wodoru.

Różne sektory będą podążać własną ścieżką i harmonogramem dekarbonizacji, w zależności od dojrzałości technologii produkcji wodoru niskoemisyjnego, złożoności dostosowania istniejących procesów oraz dostępnych zachęt regulacyjnych i ekonomicznych. Ważnym czynnikiem będzie również dostępność alternatywnych i konkurencyjnych technologii (np. elektryfikacja pojazdów osobowych).

Jak stworzyć opłacalny sektor przemysłowy

Rządy, zamierzające stworzyć niskoemisyjną gospodarkę wodorową, powinny skoncentrować swoje wysiłki zgodnie z pewnymi zasadami.

Po pierwsze, należy koncentrować się na klastrach przemysłowych, które są trudne do dekarbonizacji i gdzie istnieje skala (różnorodni duzi i zróżnicowani gracze w branży) oraz istniejąca infrastruktura, którą można wykorzystać (np. rurociągi gazowe).

Po drugie, priorytetyzować projekty zlokalizowane w pobliżu portów i wybrzeży. Będzie to miało również kluczowe znaczenie dla uzyskania dostępu do rozwijającego się międzynarodowego rynku handlu wodorem – dostęp do najtańszej opcji dekarbonizacji.

Po trzecie, należy wspierać powstanie partnerstw publiczno-prywatnych między podmiotami. Partnerstwa umożliwiają podział kosztów i ryzyka inwestycyjnego. Częścią tych partnerstw jak najbardziej mogą być również samorządy, zainteresowane rozwojem np. niskoemisyjnych ekosystemów transportu czy dekarbonizacją ciepłownictwa.

Stworzenie ekonomicznie opłacalnego sektora przemysłu wodorowego będzie wymagać działań w kluczowych obszarach, takich jak dalszy postęp i komercjalizacja technologii wodorowych, stymulowanie popytu i podaży w zainteresowanych wodorem sektorach gospodarki, czy utworzenie globalnego rynku wodoru na wzór rynku LNG. Fundamentem rozwoju gospodarki wodorowej w Europie z kolei powinny być racjonalne ramy regulacyjne i instrumenty wsparcia popytu na niskoemisyjny wodór – jest to bowiem pierwszy i kluczowy element budulcowy dla rozwoju gospodarki wodorowej, która może urosnąć do wielkości ponad 500 mln ton w 2070 roku.

Wojciech Słowiński, partner PwC, dział Oil, Gas & Chemicals

Eduard Bodnari, wicedyrektor w dziale Oil, Gas & Chemicals