Artykuły - Przemysł chemiczny

Rozwój rynku wodoru: pytania i odpowiedzi

29.10.2020
Autor: Dominik Wójcicki
Rozwój rynku wodoru: pytania i odpowiedzi

Przedstawiamy najważniejsze pytania i odpowiedzi w kontekście rozwoju przemysłu wodorowego.

Zagadnienia związane z wodorem stają się coraz bardziej dyskutowane na poziomie europejskim oraz uważane są za źródło, które może pozwolić gospodarce stać się zeroemisyjną. Rola branży chemicznej w adaptacji rozwiązań opartych na wodorze jest kluczowa.

Dlaczego wodór może być paliwem przyszłości?

Wodór w porównaniu z innymi pierwiastkami posiada wiele niezwykłych cech. Jest najlżejszym i najpowszechniej występującym pierwiastkiem w przyrodzie. W trakcie spalania w tlenie, uwalnia duże ilości energii. Ma wysoką wartość energetyczną w przeliczeniu na jednostkę masy, lecz jego wartość energetyczna, w przeliczeniu na jednostkę objętości, jest niewielka.

Na ziemi wodór nie występuje w wolnej postaci, dlatego otrzymuje się go w procesie elektrolizy, parowego reformingu gazu ziemnego, gazyfikacji węgla oraz reformingu/utlenienia innych węglowodorów lub produktów biomasy. Wodór może być też otrzymywany ze źródeł całkowicie odnawialnych.

Przechowuje się go w postaci ciekłej, gazowej lub stałej, jak również w postaci związanej w takich substancjach, jak metanol, etanol lub wodorki metali. Przede wszystkim jednak da się go przekształcać w energię z dużą wydajnością i może stać się źródłem energii w zastosowaniach przemysłowych, domowych, w transporcie lub systemach przenośnych, zastępując ropę naftową. Z tego względu, iż wodór łatwo się przechowuje, to kreuje on możliwości magazynowania energii elektrycznej pod postacią gazu lub cieczy po jego sprężeniu lub obniżeniu temperatury. Taki wodór można przetworzyć z powrotem na energię elektryczną w dowolny sposób i w dowolnym czasie, napędzając nim turbinę czy ogniwo paliwowe. Koncepcyjna i teoretyczna gotowość przestawienia się z paliw kopalnych na wodór już od dawna istnieje. To, czego potrzeba, to zwiększenie skali zastosowania tych rozwiązań, ich uprzemysłowienie, stworzenie rynków, które wprowadzą do praktyki przemysłowej bazujące na wodorze zasady gospodarki ekologicznej.

W jaki sposób odbywa się produkcja wodoru?

Wodór może być produkowany, bez emitowania dodatkowych zanieczyszczeń do środowiska, przy wykorzystaniu kilku metod. Może powstawać w procesie elektrolizy przy użyciu elektryczności pochodzącej wyłącznie z energii jądrowej oraz z odnawialnych źródeł energii. W tym przypadku wodór powstaje jako produkt uboczny w trakcie elektrolizy solanki podczas produkcji chloru. Na katodzie wydziela się wodór, a na anodzie – chlor. Elektrolizery umożliwiają przedsiębiorstwom energetycznym magazynowanie energii, która w przeciwnym razie zostałaby zmarnowana podczas długich okresów nadpodaży. Podczas szczytowego zapotrzebowania magazynowany wodór może być wykorzystany do wytworzenia wystarczającej ilości energii elektrycznej. W tej chwili w Kanadzie za sprawą Air Liquide powstaje największy na świecie zakład elektrolizy membranowej. Jednostka będzie mieć moc 20 megawatów i będzie produkować wodór bez użycia węgla.

Najbardziej popularną metodą produkcji (48% udziału w rynku) jest jednak parowy reforming paliw kopalnianych, w połączeniu z wykorzystaniem nowych technologii ograniczających emisję dwutlenku węgla. Szybki rozwój wodorowych procesów rafineryjnych, związany ze wzrostem wymagań ekologicznych stawianych produktom naftowym (coraz dokładniejsze hydroodsiarczanie benzyn, olejów napędowych, olejów opałowych) oraz z koniecznością pogłębionego przerobu ropy naftowej (hydrokraking ciężkich frakcji) doprowadził do tego, iż w zakładach przerobu ropy naftowej pojawia się deficyt wodoru, niemożliwy do zaspokojenia przez wodór pozyskiwany dotychczas tylko w procesie katalitycznego reformingu benzyn. Reforming parowy węglowodorów umożliwia zatem wypełnienie tych potrzeb przez produkcję wodoru uzyskanego z gazu syntezowego. Reforming parowy węglowodorów jest obecnie najważniejszym źródłem wodoru.

Ponadto produkcja odbywa się też poprzez termochemiczne lub biologiczne procesy fermentacyjne z wykorzystaniem biomasy.

Jakie miejsce na mapie producentów wodoru zajmuje Polska?

Nasz kraj jest jednym z największych producentów wodoru w Europie – wytwarza się u nas rocznie ok. 1 mln ton produktu. To ilość odpowiadająca 14% zapotrzebowania unijnego. To także 10 razy mniej niż w Stanach Zjednoczonych, lecz nadal bardzo dużo, wziąwszy pod uwagę dotychczasowy brak zainteresowania tym sektorem w Polsce. Aktualnie jednak pilną potrzebą jest zainicjowanie nad Wisłą rozwoju technologii i rynku rozwiązań wodorowych.

Głównym producentem wodoru w Polsce jest przemysł nawozów azotowych. Dzieje się tak, gdyż podstawowym półproduktem w wytwarzaniu nawozów azotowych jest amoniak, który to z kolei wytwarza się w reakcji wodoru z azotem. Taki układ determinuje umieszczenie instalacji produkujących wodór w liniach technologicznych amoniaku. Zdecydowanie największym wytwórcą jest Grupa Azoty Zakłady Azotowe Puławy. Łącznie Grupa Azoty we wszystkich swych lokalizacjach produkuje ok. 500 tys. ton wodoru rocznie i będzie go wytwarzać jeszcze więcej po uruchomieniu w 2022 r. projektu „Polimery Police”. Większość idzie na cele wewnętrzne, choć produkt jest już także eksportowany. Istotne moce wytwórcze (ok. 300-400 tys. ton rocznie) posiada także Grupa Orlen. W tym przypadku zużycie również jest kierowane na potrzeby wewnętrznych procesów produkcyjnych.

Po zakończeniu projektu EFRA o 20% wzrosły możliwości produkcji w gdańskiej rafinerii Grupy Lotos, która wykorzystuje wodór w procesach przerobu ciężkich pozostałości ropy naftowej na wysokomarżowe produkty oraz do odsiarczania paliw.

Ze względu na krajowy potencjał już w 2005 r. powstała Polska Platforma Technologiczna Wodoru i Ogniw Paliwowych, w której skład wchodzą zakłady przemysłowe oraz instytuty naukowe (łącznie 40 podmiotów). Obszarem merytorycznym dla prac tej platformy są technologie wodorowe i ogniwa paliwowe.

Wyświetlono: 676

Przeczytaj również

Skomentuj

Kalendarium

więcej