GOSPODARKA EKONOMIA NOWE TECHNOLOGIE
Zapamiętaj mnie Zapomniałeś hasło?

Wodór - przyszłość gospodarki? [ANALIZA]

9 lipca 2020, 23:49 / źródło: opracowanie autorskie / zdjęcie: pixabay
Wodór - przyszłość gospodarki? [ANALIZA]

Rozpoczynająca się za rok dekada będzie przełomową dla rozwoju energetyki i sposobu myślenia o nowoczesnym przemyśle. Gwałtowny rozwój i rozpowszechnienie wykorzystania wodoru sprawi, że przyszłość, w której przemysł w zasadniczej mierze produkuje bez zanieczyszczania środowiska, tym samym obniżając koszty środowiskowe związane z działalnością człowieka, staje się realna.

Technologie wodorowe to jednak nie tylko sposób ochrony środowiska, ale przede wszystkim środek prowadzący do wsparcia wzrostu i rozwoju gospodarczego. Wg. FuelCells and Hydrogen Joint Undertaking, w perspektywie 2050 roku rynek wodorowy będzie odpowiadał za dostawę 24 proc. energii elektrycznej w Europie i 18 proc. na świecie (IRENA). Ponadto, w samej Europie, rozwój technologii wodorowych stworzy 5,4 miliona miejsc pracy (FCH). Europejska Strategia Przemysłowa traktuje rozwój technologii wodorowych jako element umożliwiający skuteczniejsze i efektywniejsze zarządzanie systemem elektroenergetycznym.  W związku z tym dokument ten wskazując, że wodór będzie kluczowym pierwiastkiem przyczyniającym się do rozwoju europejskiej energetyki, postuluje powołanie organizacji, której statutowym celem jest wsparcie rozwoju tegoż rynku – EuropeanCleanHydrogen Alliance.

Jeśli mówimy o wytwarzaniu wodoru to plany UE koncentrują sią na zielonym wodorze – produkowanym w procesie elektrolizy (power to gas) przy wykorzystaniu energii elektrycznej pochodzącej z źródeł odnawialnych (OZE). Obecność OZE w systemie energetycznym wymusza na nim dużą elastyczność w dopasowywaniu się do warunków atmosferycznych. Urządzenia produkujące wodór w oparciu o energię dostarczaną z OZE muszą sprawnie funkcjonować w sytuacji gdy profil dostarczania energii jest zmienny w czasie. W niektórych interwałach dostarczanie energii ustaje, z kolei w innych dniach, jak 20 kwietnia w Niemczech, OZE mogą pokryć 100 proc. zapotrzebowania na energię elektryczną. Oznacza to, że jej część musiała zostać wyeksportowana lub zmagazynowana (głównie w elektrowniach szczytowo pompowych). Fluktuacje w produkcji energii z OZE powodują, że praca elektrolizerów w tych warunkach to wyzwanie technologiczne i techniczne. Dodajmy, że energię wytwarzaną z OZE nie zawsze udaje się rozdysponować.

Najnowsze trendy w energetyce wskazują jednak, że remedium na te wyzwania jest wodór. Wodór ma praktycznie nieograniczone możliwości magazynowania energii. Za rozwojem tej technologii przemawia bardzo duża elastyczność, ale także właściwości fizyczne tego pierwiastka. Wartość opałowa wodoru jest bardzo wysoka i wynosi 120 MJ/kg (dla przykładu - węgiel 25 MJ/kg, benzyna 47 MJ/kg), co sprawia, że jest on jednym z najefektywniejszych nośników energii. Dodatkowo jego wysoka gęstość energetyczna sprawia, że jego magazynowanie nie jest dużym wyzwaniem logistycznym. Energia zmagazynowana w postaci wodoru może być wykorzystana w wielu sektorach: energetyce, ciepłownictwie, transporcie czy przemyśle ciężkim (w tym chemicznym i metalurgicznym), a także przesyłana z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury gazowej.  

Największe firmy energetyczne nieustająco pracują nad technologiami spalania lub współspalania wodoru z gazem ziemnych w turbinach gazowych. Instalacje takie odznaczają się znacznym ograniczeniem emisji CO2. Dla przykładu domieszka tylko 5 proc. wodoru pozwala ograniczyć emisję dwutlenku węgla o 19 000 ton metrycznych rocznie w turbinie gazowej GE. Simens deklaruje, że wszystkie turbiny produkowane przez tę firmę będą w stanie spalać czysty wodór do 2030 roku.

Spalanie wodoru w ogniwach, zarówno wysoko jak i niskotemperaturowych wymaga wysokiego poziomu czystości wodoru (brak innych pierwiastków w gazie wodorowym), co skutkuje zapotrzebowaniem na czysty wodór, taki który produkowany jest m.in. w oparciu o energię pochodzącą z OZE. Rosnące zainteresowanie i zapotrzebowanie na czysty wodór sprawia, że rozwijane są technologie hydrolizy wody, których cena ma radykalnie spaść na przestrzeni najbliższych lat. Szacuje się, że cena 5MW elektrolizera typu PEM (Proton Exchange MembraneElectrolysis), która średnio wynosi obecnie 970 € kWel−1, spadnie w przeciągu 10 lat do 530 € kWel−1, a w perspektywie 2050 roku do 290 € kWel−1. Elektrolizery oksydacyjne mają stanieć na przestrzeni najbliższych lat o prawie połowę – z 1990 € kWel−1 do 1060 € kWel−1 i o kolejną połowę do 2050 (530 € kWel−1) (na podstawie raportu „Innovativelarge-scaleenergystoragetechnologies and Power-to-Gasconceptsafteroptimization”). HydrogenCouncil szacuje, że w najkorzystniejszych geograficznie regionach świata cena zielonego wodoru może spaść nawet poniżej 1,60 USD za kilogram – znacznie poniżej kosztów produkcji wodoru przy wykorzystaniu paliw kopalnych. Zdaniem tej samej organizacji średnia cena zielonego wodoru spadnie o 60 proc. w 2030 i o 90 proc. w 2050 roku.

Wykorzystanie wodoru w transporcie jest obecnie wspierane przez Unię Europejską, która planuje wyeliminowanie ciężarówek zasilanych węglowodorami do 2030 roku. Czysty transport jest traktowany jako jeden z filarów budowania zeroemisyjnej gospodarki. Samo Hydrogen Europe patronowało w 2019 roku pięciu projektom związanym z transportem opartym o wodór. Predykcje FCH mówią, że w 2030 roku w Europie jeden na 22 samochody osobowe i jeden na 12 pojazdów służbowych będzie napędzany wodorem. Silniki wodorowe są nie tylko ekologiczne, ale także bardziej wydajne. Autobus napędzany wodorem spala jedynie 8-9kg tego pierwiastka na 100 przejechanych kilometrów. Dzięki swojej gęstości energetycznej wodór jest prawie 3 krotnie wydajniejszy od benzyny czy diesla.

W związku z planowanymi w Polsce inwestycjami w morską energetykę wiatrową można spodziewać się, że inwestorzy w celu optymalizacji projektów pójdą za trendami światowymi i zainwestują w wodorowe magazyny energii. Ponadto, rozwiązaniem tym może być zainteresowane zarówno PSE dla bilansowania sieci, a także GAZ-SYSTEM.

Już teraz na etapie studium wykonalności jest projekt NortH2 rozwijany przez konsorcjum firmy Gasunie, portu Groningen i Shell. Według deklaracji konsorcjów projekt ten ma zmienić prowincję Groningen w europejskie centrum produkcji zielonego wodoru i stać się „Europejską Doliną Wodorową”. Rozwój projektu oparty jest o morską farmę wiatrową, która do 2030 roku ma osiągnąć moc 3-4 GW, a docelowa moc to 10 GW w perspektywie 2040 roku. Farma ma zasilić produkcję wodoru w Eemshaven, która ma wynieść 800 000 ton rocznie. Jednocześnie projekt firmy ITM Power  otrzymał od brytyjskiego rządu dofinansowanie na wykorzystania energii z morskiej farmy wiatrowej Hornsea One w Orsted do wygenerowania pierwszego zielonego wodoru w Wielkiej Brytanii przy użyciu 100 MW elektrolizerów. To tylko przykłady realizowanych w Europie inwestycji w produkcję zielonego wodoru, a szerzej w badanie łańcucha wartości wodoru, składającego się z produkcji energii z OZE, tej  energii magazynowanie, dystrybucji wodoru, spalania wodoru - w urządzeniach mobilnych bądź stacjonarnych -w celu uzyskania energii cieplnej czy elektrycznej.

Szerokie wykorzystanie wodoru w przemyśle i transporcie doprowadzi do znacznego ograniczenia kosztów środowiskowych, będących dotychczas immanentną cechą przemysłu. Spadki kosztów produkcji zielonego wodoru pozwolą na upowszechnienie go w transporcie, przemyśle i ciepłownictwie, wytwarzając presję popytową, która doprowadzi do dalszego rozwoju technologii wodorowych.

Autor: Emilia Makarewicz, Ekspert branży Chemicznej i Energetycznej

Zapisz się na PolishBrief.pl

Analizy, opinie i wywiady. Gospodarczy skrót dnia.

0 komentarzy

przeczytaj także

© 2020. Wszystkie prawa zastrzeżone

Zaloguj się

Zapamiętaj mnie Zapomniałeś hasło?

Zarejestruj się

Używamy cookies w celach funkcjonalnych, aby ułatwić użytkownikom korzystanie z witryny oraz w celu tworzenia anonimowych statystyk serwisu. Jeżeli nie blokujesz plików cookies, to zgadzasz się na ich używanie oraz zapisanie w pamięci urządzenia.
Polityka Prywatności    AKCEPTUJĘ