Zakłada się, że energia wodorowa oprócz zmian infrastruktury energetycznej oraz przepływów handlowych spowoduje też wprowadzenie nowych zasad i standardów zarządzania. Ich opracowanie można określić, jako fazę początkową, gdyż nie ma jeszcze żadnego globalnego standardu, wykreślającego jednolitą ścieżkę, którymi mogłyby podążać podmioty inwestujące w technologie wodorowe. W podobnym kontekście należy rozpatrywać realizację agendy klimatycznej z udziałem wodoru i rozwiązań technologicznych z nim związanych. Jaka jest rola wodoru w osiąganiu celów klimatycznych?
Właściwości wodoru
Wodór to najobficiej występujący w przyrodzie (występuje w postaci związków chemicznych) i najprostszy z pierwiastków, pozyskiwany z biomasy, paliw kopalnych czy poprzez elektrolizę wody. W stanie wolnym występuje w postaci cząsteczkowej (H2). Jest też najsilniejszym antyoksydantem odkrytym do tej pory. Wodór pozbawiony jest barwy, zapachu i smaku.
Mimo – wydawałoby się – swojej niepozorności wodór jako paliwo zeroemisyjne otwiera ogromne możliwości, zarówno dla przemysłu, jak i całej planety. Produkcja wodoru i wykorzystanie go w ogniwach paliwowych daje nadzieję na rewolucję transportu, a nawet całej energetyki. Dodatkową korzyścią będzie też częściowe uniezależnienie od producentów i importerów paliw konwencjonalnych.
Uwagę specjalistów zwróciła wysoka wartość opałowa wodoru wynosząca aż 120 MJ/kg. Jest ona niewspółmiernie wysoka w stosunku do węgla – 25 MJ/kg, czy benzyny – 47 MJ/kg. Te i inne cechy wodoru powodują, że staje się on coraz atrakcyjniejszym źródłem pozyskiwania energii. Kluczem do sukcesu jest jednak jak najszybsze opracowanie taniej i wydajnej metody produkcji tego gazu.
Obecnie niemal 50% produkcji wodoru odbywa się w wyniku reformingu metanu przy zastosowaniu pary wodnej, ropy naftowej (30%), węgla (18%), a wreszcie elektrolizy wody (4%).
Do najbardziej rozpowszechnionych metod pozyskiwania wodoru należą:
- reforming gazu ziemnego;
- gazyfikacja węgla lub koksu;
- technologia plazmowa;
- elektroliza wody;
- fotoelektroliza;
- metody biologiczne.
Niezależnie od zastosowanej technologii produkcja wodoru nie powoduje emisji CO2, a sam gaz można skraplać, przechowywać i transportować przy wykorzystaniu powszechnie dostępnych środków (rurociągami, ciężarówkami lub statkami).
Zastosowanie wodoru w różnych sektorach
Produkcja energii z wodoru jest jedną z najczystszych metod, a jednocześnie jest to źródło niewyczerpalne, w podobnym stopniu jak OZE, czy energia jądrowa. Nie powinno zatem nikogo dziwić, że wodór jako nośnik energii odnawialnej budzi coraz większe zainteresowanie.
Już dziś Polska znajduje się w czołówce europejskich producentów wodoru szarego, stosowanego:
- w przemyśle chemicznym;
- rafineryjnym;
- metalurgicznym.
Kolejnym etapem rozwoju będzie całkowite przejście na wodór zielony, co pozwoli ograniczyć emisję poprzez wykorzystanie istniejących już procesów przemysłowych. W roku 2022 zapotrzebowanie na wodór w gospodarce światowej wynosiło 95 Mt.
Należy dodać, iż jest to wodór powstały w procesach wysoko emisyjnych. Sytuacja ulegnie zmianie, gdyż zgodnie z prognozami Międzynarodowej Agencji Energetycznej (MAE) zapotrzebowanie na wodór niskoemisyjny będzie systematycznie rosnąć. Przykładem może być sektor lotniczy i morski.
Na deskach projektantów już powstają pierwsze silniki do transatlantyków napędzane amoniakiem. W lotnictwie natomiast przeprowadzane są próby produkcji syntetycznej nafty oczyszczonej z użyciem wodoru oraz dwutlenku węgla. Tego typu paliwa spełniają wymogi predysponujące je do zastosowania w już istniejących samolotach.
Według wspomnianych już prognoz MAE do roku 2050 wodór będzie wykorzystywany głównie w przemyśle (110 Mt), w którym prym będzie wiódł sektor chemiczny (produkcja amoniaku, metanolu). Kolejną pozycję zajmie sektor produkcji żelaza i stali (proces redukcji żelaza), natomiast wyraźny spadek odnotuje poziom wykorzystania wodoru w procesie rafinacji ropy – z 41 Mt w roku 2022 do nawet 10 Mt w roku 2050. Największym beneficjentem energii wodorowej będzie transport z wynikiem 177 Mt.
Technologie wodorowe a cele klimatyczne
Wodór jawi się nie tylko, jako szansa na rozwój gospodarki, to także realna nadzieja na poprawę sytuacji klimatycznej na naszej planecie.
Rola wodoru w redukcji emisji gazów najlepiej została zobrazowana w szacunkach IPCC dotyczących udziału wodoru w produkcji energii, jak i danych IEA świadczących o tym, że w perspektywie najbliższych lat wykorzystanie wodoru zmniejszy emisję gazów cieplarnianych o co najmniej kilka procent.
Oczywiście wpływ wodoru na cele klimatyczne będzie tym większy, im większa będzie zaangażowanie w transformację energetyczną z wykorzystaniem wodoru czynników decyzyjnych w skali całej planety.
