Wodorowa rewolucja gospodarcza

19.05.2021
  • Na projekty wodorowe do 2050 roku Unia chce przeznaczyć nawet ponad 400 mld euro pochodzących z różnego rodzaju finansowań;
  • Bezemisyjne wytwarzanie  wodoru – jedna z wiodących technologii zielonej transformacji w Europie;
  • Polska Strategia Wodorowa – krok naprzód w kierunku rozwoju technologii wodorowych;
  • Obecnie największym producentem wodoru jest Polska Chemia.

Prace nad Polską Strategią Wodorową w Ministerstwie Klimatu i Środowiska dobiegają końca. Kolejnym obszarem, w którym temat wodoru pojawia się, jest Krajowy Plan Odbudowy – na rozwój i wdrożenie technologii wodorowych zaplanowano w nim aż 800 mln euro. Fundusze na wsparcie innowacyjnych projektów w tym obszarze przeznacza także Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej – na początek 300 mln zł, ale planowane jest już uruchomienie kolejnych programów dofinansowania. Czy wodór ma szansę stać się jednym z głównych paliw transformacji gospodarczej i w znaczący sposób przyczynić się do osiągnięcia neutralności klimatycznej?

Niemal rok temu Komisja Europejska (KE) ogłosiła strategię wodorową dla neutralnej klimatycznie Europy – jeden z projektów istotnych dla tworzenia unijnej polityki energetycznej, spójnej z założeniami Europejskiego Zielonego Ładu. Za główny cel Bruksela uznaje w nim rozwój odnawialnego, zielonego, czyli tzw. bezemisyjnego wodoru, wytwarzanego w procesie elektrolizy przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. Jednocześnie Komisja wskazuje, że w krótkim i średnim okresie, aby wesprzeć rozwój rynku wodorowego, potrzebne jest w Europie dopuszczenie stosowania także innych form wodoru powstających w niskoemisyjnych procesach. Niskoemisyjny wodór miałby być jednak, według założeń strategii unijnej, rozwiązaniem jedynie przejściowym, a docelowo – -po 2050 roku – wykorzystywany ma być wyłącznie wodór z zeroemisyjnych źródeł.

Unijna strategia wodorowa a Europejski Zielony Ład

Komisja Europejska w swoim dokumencie podkreśla, że dostrzega kluczową rolę wodoru, zarówno w osiąganiu neutralności klimatycznej, odbudowie nadwyrężonej pandemią gospodarki, jak i budowie silnej, konkurencyjnej pozycji Unii Europejskiej w skali globalnej. Wodór, wraz z rozwojem odnawialnych źródeł energii (OZE), ma być jednym ze sposobów umożliwiających realizację ambitnych celów prośrodowiskowych Europejskiego Zielonego Ładu. Wyzwaniem dla europejskich planów jest jednak nadal wysoki koszt wytwarzania wodoru oraz jego znikomy udział w całkowitym zużyciu energii. Obecnie wodór stanowi jedynie około 2% energii zużywanej w UE i jest produkowany głównie z wykorzystaniem paliw kopalnych. Tylko 4% całości europejskiej produkcji wodoru stanowi tzw. zielony wodór1. W założeniach Komisji to właśnie on ma stać się jedną z wiodących technologii zielonej transformacji w Europie, a na projekty wodorowe do 2050 roku Unia chce przeznaczyć ponad 400 mld euro pochodzących z różnego rodzaju źródeł  finansowania2.

Polska Strategia Wodorowa

Plany unijne są bardzo ambitne. Polska nie pozostaje w tyle i kończy obecnie prace nad krajową strategią wodorową. Jak zakłada projekt dokumentu, nad którym w marcu br. zakończyły się konsultacje społeczne, do 2025 roku na technologie wodorowe ma zostać wydane 2 mld zł, a do 2030 roku łącznie blisko 17 mld zł.3 Publikacja projektu strategii jest, zdaniem ekspertów, pozytywnym sygnałem. Oznacza, że Polska chce brać udział, obok innych państw europejskich, w projektowaniu nowych rozwiązań technologicznych.

W projekcie Polskiej Strategii Wodorowej wskazano 6 koniecznych do osiągnięcia celów:

Cel 1 – wdrożenie technologii wodorowych w energetyce;

Cel 2 – wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie;

Cel 3 – wsparcie dekarbonizacji przemysłu;

Cel 4 – produkcja wodoru w nowych instalacjach;

Cel 5 – sprawna i bezpieczna dystrybucja wodoru;

Cel 6 – stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

Strategia przewiduje łącznie 40 działań zmierzających do wykorzystania polskiego potencjału technologicznego, naukowego i badawczego w zakresie rozwoju nowoczesnych technologii wodorowych i powstania polskiej gałęzi gospodarki wodorowej. Projekt wspiera realizację unijnego celu osiągnięcia neutralności klimatycznej w 2050 roku i jest nakierowany na budowanie niezależności energetycznej Polski. Ponadto, określa sektory, w których wodór może w przyszłości odgrywać istotną rolę, tj. w przemyśle, transporcie, energetyce i ciepłownictwie.  – Transformacja nie będzie możliwa bez zmian legislacyjnych w innych publikowanych przez rząd dokumentach określających przyszłość polskiej energetyki (przyp. red. np. PEP – Polityka Energetyczna Polski do 2040 roku oraz KPEiK - Krajowy Plan na rzecz Energii i Klimatu na lata 2021-2030). Uzupełnienia wymagają również cele liczbowe, a także propozycje szczegółowych rozwiązań dotyczące systemu wsparcia dla produkcji zielonego wodoru w Polsce, które na razie są na wysokim poziomie ogólności. Kluczowe do przekucia wizji w konkretne działania jest to, by Ministerstwo Klimatu i Energii, zapowiadające  starania o tworzenie jak najlepszych warunków do inwestowania w tę technologię, prowadziło stały dialog ze stroną społeczną, a zwłaszcza z przemysłem chemicznym będącym głównym „producentem” wodoru. Z naszego, sektorowego punktu widzenia, bardzo istotne jest, by wzorem innych krajów unijnych, wsparcie otrzymały także technologie powiązane, tj. stanowiące pochodną wykorzystania produkcji wodoru w oparciu o OZE. Da to szansę na rozwój technologii zielonego amoniaku czy jego stosowania jako alternatywnego paliwa i magazynu energii. – zwraca uwagę dr inż. Tomasz Zieliński, Prezes Zarządu Polskiej Izby Przemysłu Chemicznego, jednej z najważniejszych organizacji reprezentujących przemysł w Polsce.

Wszyscy stawiają na wodór

Wodór to najczęściej występujący pierwiastek chemiczny w całym wszechświecie. W formie gazowej jest bezbarwny, bezwonny, nietoksyczny oraz bardzo łatwopalny. Związany z innymi pierwiastkami wodór jest obecny między innymi w wodzie i węglowodorach (w tym paliwach kopalnych). Choć sam w sobie nie jest źródłem energii, jest jej bardzo efektywnym nośnikiem. W procesie transformacji energetycznej, skupiającej się na dekarbonizacji, sam nie będzie w stanie zastąpić paliw kopalnych, ale jego szersze zastosowanie wydaje się jednak konieczne, aby konwencjonalne źródła energii mogły zostać zastąpione przez źródła odnawialne (OZE).

Wodór może też umożliwiać, poprzez magazynowanie energii, bilansowanie systemów opartych w coraz większym stopniu na energii odnawialnej. Jak go pozyskiwać? Z wody i prądu albo z wykorzystaniem gazu ziemnego. Może być też generowany ze światła słonecznego, wiatru. Daje się sprężać, gromadzić, przesyłać rurociągami. Jednak ze względu na małe cząsteczki gazu, które mogą przenikać przez ścianki konwencjonalnych zbiorników oraz gazociągów, wodór wymaga stosowania specjalnych materiałów oraz technik magazynowania. To gaz o niskiej gęstości energetycznej, co oznacza, że musi być składowany pod wysokim ciśnieniem (od 350 do 700 barów). Wodór jest paliwem nieemisyjnym – to znaczy, że samo wykorzystanie wodoru nie pociąga za sobą żadnych emisji. Ma bardzo wysokie ciepło spalania, a więc z jego niewielkich  ilości jesteśmy w stanie wyprodukować dużo energii. Wodór ma szerokie spektrum zastosowań i jest kluczowy dla wielu gałęzi przemysłu chemicznego, sektora rafineryjnego, petrochemii. Wodór jest nie tylko paliwem przyszłości – jest także jednym z podstawowych surowców w procesach przemysłowych.

Wodór wodorowi nierówny

W teorii wszystko wygląda bardzo dobrze. Trzeba jednak pamiętać, że większość wodoru na Ziemi występuje w formie związanej, czyli w postaci wody lub związków organicznych. Aby uzyskać wodór, który będzie można zastosować jako paliwo np. w energetyce czy transporcie, trzeba go będzie ze wspomnianych związków „uwolnić”. Do tego potrzebna jest z kolei energia. Wiele mówi się o „kolorach wodoru”, ale to nie o jego barwę chodzi, gdyż sam jest bezbarwnym gazem. Mając na myśli kolory, wskazujemy na przyjęte oznaczenia związane właśnie ze sposobem pozyskiwania energii koniecznej do produkcji wodoru i emisyjnością tego procesu.

Rozróżniamy trzy podstawowe kolory wodoru: szary, niebieski i zielony. Wodór szary produkowany jest z paliw kopalnych. Proces jego wytwarzania odznacza się wysoką emisyjnością. Kolejnym rodzajem jest wodór niebieski. Do jego produkcji wykorzystuje się nieodnawialne źródła energii i surowce. Emisyjność procesu jest jednak niższa (niż w przypadku otrzymywania wodoru szarego), dzięki zastosowaniu metod wychwytu dwutlenku węgla, który jest następnie składowany lub ponownie wykorzystywany. I wreszcie wodór zielony – to ten rodzaj uchodzi za najbardziej pożądany w związku z dążeniem do zmniejszenia emisyjności. Wodór ten otrzymuje się w procesie wykorzystującym energię z odnawialnych źródeł energii (OZE), czyli np. w elektrolizie wody. Jednak potrzebna energia (np. na potrzeby pracy elektrolizera) musi pochodzić z odnawialnych źródeł energii (OZE), czyli nieobarczonych emisją dwutlenku węgla. To właśnie zielony wodór wymieniany jest jako jeden z kluczowych nośników energii, który może przyczynić się do realizacji założeń Europejskiego Zielonego Ładu. Według Komisji Europejskiej tylko wodór produkowany przy wykorzystaniu OZE będzie pełnił rolę jako element dekarbonizacji gospodarki i budowania niezależności energetycznej.4

Nie będzie rewolucji wodorowej bez Polskiej Chemii

Jeśli poważnie myślimy o neutralności klimatycznej, to bez wodoru nie będzie ona możliwa. Prace nad wykorzystywaniem wodoru jako „paliwa”, trwają także w Polsce od co najmniej dwudziestu lat, a w ostatnim czasie powstało kilka ważnych programów badawczo-rozwojowych. Ich efektem są już pokazowe instalacje przewidziane do pracy w warunkach przemysłowych. Polska dysponuje kompetentną kadrą do rozwoju tej gałęzi gospodarki, jednak, aby technologia wodorowa mogła się odpowiednio rozwijać, konieczne jest zaangażowanie sektora biznesu i świata akademickiego. Zakres współpracy państwa z przemysłem i światem akademickim może być naprawdę szeroki przy odpowiednio zaprojektowanej polityce technologicznej. – Branża chemiczna jest głównym producentem wodoru i to właśnie sektor chemiczny realizuje nowe projekty oraz podejmuje inwestycje w rozwój technologii wodorowych, a także w ich praktyczne zastosowanie w gospodarce. Na dziś możemy śmiało powiedzieć, że nie będzie błękitnego, ani tym bardziej zielonego, wodoru bez Polskiej Chemii. – powiedział dr inż. Tomasz Zieliński, Prezes Zarządu Polskiej Izby Przemysłu Chemicznego.

Wsparcie rozwoju wodorowych technologii

W ramach dążenia do neutralności klimatycznej UE i osiągniecia wiodącej pozycji Wspólnotyw światowym przemyśle rozwój technologii wodorowej został uznany za jeden z obszarów priorytetowych przez Strategiczne Forum IPCEI (Important Projects of Common European Interest, tzw. Ważne Projekty Stanowiące Przedmiot Wspólnego Europejskiego Zainteresowania). W ostatnim czasie rozstrzygnięty został konkurs IPCEI na projekty z obszaru technologii i systemów wodorowych. Powinny się one charakteryzować wysokim poziomem innowacyjności, pozytywnym wpływem na środowisko oraz przyczyniać się do wzrostu konkurencyjności całego europejskiego przemysłu.

Wnioski złożone w konkursie zostały zweryfikowane formalnie i ocenione zgodnie przyjętymi z kryteriami. Do dalszego procedowania na poziomie krajowym zatwierdzono dziewięć projektów5. Inicjatywy realizowane w ramach obszaru wodorowego IPCEI będą ściśle związane z branżą chemiczną i rafineryjną. Według założeń, mają dotyczyć opracowania technologii i systemów wykorzystania wodoru w zakresie jego wytwarzania, dystrybucji i magazynowania.

Także krajowe instytucje zaczynają wdrażać pierwsze projekty dofinansowania w obszarze technologii wodorowych. Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW) pracuje już nad wstępnymi założeniami do nowego programu priorytetowego „Wodoryzacja Gospodarki”. Wystartował też nabór ekspertów do oceny wniosków w innym programie - „Nowa Energia", gdzie, w pilotażowym naborze przewidziano 300 mln zł, cały budżet programu wynosi zaś 2,5 mld zł.6

Jako wsparcie dla tworzenia podstaw gospodarki opartej o tzw. bezemisyjny wodór, w lipcu 2020 roku powołano Europejski Sojusz na Rzecz Czystego Wodoru (European Clean Hydrogen Alliance - ECH2A). To inicjatywa Komisji Europejskiej, która ma wskazać przeszkody w zwiększaniu skali zielonego wodoru oraz wnieść wkład w prace nad priorytetami w zakresie badań i innowacji. Do sojuszu przystąpiło wiele firm, m.in. z Polski, które planują wdrażać rozwiązania wodorowe, w tym przedsiębiorstwa z branży chemicznej i rafineryjnej. Według założeń, aktywny udział w sojuszu będzie także umożliwiał realny wpływ na tworzenie unijnych regulacji.

Podsumowanie

Polska produkuje rocznie ponad 1 mln ton wodoru7, co stanowi około jedną dziesiątą całkowitej produkcji Europejskiego Obszaru Gospodarczego8. Mimo wielu zalet jest to technologia kosztowna. – Polska zabiega o zwiększenie dopłat dla szarego i niebieskiego wodoru w okresie przejściowym polskiej dekarbonizacji. W upowszechnianiu wykorzystania wodoru konieczny jest rozwój całkiem nowych technologii, m.in. w obszarze jego magazynowania i transportu, dlatego ważne jest, aby Komisja Europejska nie dyskryminowała różnych rodzajów wodoru ani w zakresie finansowania, ani tym bardziej w zakresie regulacji, przynajmniej w początkowym okresie wdrażania. Bruksela upatruje jednak przyszłości w zielonym wodorze, nawet jeśli tymczasowo wesprze też inne kolory. Dlatego otwartą kwestią pozostaje inwestowanie w przejściowe rozwiązania w Polsce – podkreśla dr inż. Tomasz Zieliński, Prezes Zarządu PIPC. Powodzenie Polskiej Strategii Wodorowej zależy od tego, czy i jak szybko uda się stworzyć w Polsce „branżę” wodorową. Do tego potrzebne będą przyjazne prawo, infrastruktura i współfinansowanie pierwszych projektów.

Technologie wodorowe będą również tematem rozmów podczas VIII Kongresu Polska Chemia, który odbędzie się już 16 czerwca w formule całodziennego programu telewizji online. Udział w wydarzeniu jest bezpłatny dla wszystkich zarejestrowanych.

Szczegóły i rejestracja dostępna jest na stronie: www.kongrespolskachemia.pl

Artykuł opracowany przez Polską Izbę Przemysłu Chemicznego.


Źródło:

Komunikat Komisji Do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów - Strategia w zakresie wodoru na rzecz Europy neutralnej dla klimatu https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:52020DC0301&from=EN

Projekt „Polskiej Strategii Wodorowej do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.”  https://bip.mos.gov.pl/strategie-plany-programy/polska-strategia-wodorowa-do-roku-2030-z-perspektywa-do-2040-r/

3 Ibid.

4 Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, http://www.ichpw.pl/blog/2020/08/28/trzy-kolory-niebieski/

5 Komunikat Ministerstwa Klimatu i Środowiska, https://www.gov.pl/web/klimat/konkurs-ipcei-na-projekty-z-obszaru-technologii-i-systemow-wodorowych---rozstrzygniety

6 Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, http://www.nfosigw.gov.pl/o-nfosigw/aktualnosci/art,1715,nabor-na-innowacyjne-projekty-wodorowe-od-18-marca.html

7 Projekt „Polskiej Strategii Wodorowej do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.”,  https://bip.mos.gov.pl/strategie-plany-programy/polska-strategia-wodorowa-do-roku-2030-z-perspektywa-do-2040-r/

8 Projekt Rezolucji Parlamentu Europejskiego w sprawie europejskiej strategii w zakresie wodoru, https://www.europarl.europa.eu/doceo/document/A-9-2021-0116_PL.html