Musimy wykorzystać wodorową szansę

• Strona główna
• Artykuły
• Musimy wykorzystać wodorową szansę

2022-07-28  / Autor: Dominik Wójcicki

Wodór w europejskiej gospodarce

W lipcu 2020 roku Komisja Europejska opublikowała Strategię wodorową UE. Działania w niej opisane mają pomóc Unii Europejskiej osiągnąć neutralność klimatyczną do 2050 roku. Strategia kładzie największy nacisk na produkcję wodoru z wykorzystaniem technologii bezemisyjnych, takich jak elektroliza wody.

Priorytetem strategii ma być wsparcie produkcji i wykorzystania wodoru jako istotnego narzędzia dekarbonizacji, w szczególności takich sektorów, jak przemysł energochłonny czy transport towarowy, jak również stabilizującego system elektroenergetyczny w obliczu rosnącego udziału odnawialnych źródeł wytwarzania (rola wodoru w magazynowaniu energii). W fazie przejściowej wspierany będzie także niskoemisyjny wodór, tzw. niebieski (wytwarzany z metanu z wykorzystaniem CCS) oraz inne niskoemisyjne technologie wytwarzania. Ta strategia jasno pokazuje w jakich kierunkach będzie się odbywał postęp, jeśli chodzi o rynek wodoru. W tym europejskim wyścigu ważną do odegrania rolę ma mieć również Polska.

Aktualnie nasz kraj jest trzecim największym producentem wodoru w Europie za Niemcami i Holandią, jednakże udział produkcji wodoru w procesie elektrolizy wody jest znikomy. Roczna produkcja wodoru w Polsce wynosi ok. 1,3 miliona ton. Produkcja wodoru odbywa się głównie w dużych zakładach przemysłowych w procesie reformingu parowego węglowodorów, gdzie wodór jest wykorzystywany w procesach przemysłowych. Wodór jako surowiec jest od dawna wykorzystywany w procesach przemysłowych – w przemyśle chemicznym w procesach redukcji i uwodornienia, w przemyśle rafineryjnym w trakcie hydrorafinacji, hydrokrakingu, reformingu, w przemyśle spożywczym w procesach utwardzania, w przemyśle metalurgicznym do redukcji rudy żelaza.

Liderem produkcji wodoru w Polsce jest Grupa Azoty, gdzie rocznie wytwarza się ok. 420 tys. ton tego surowca. Jej udział w rynku sięga 32,3%. Następne w kolejności są podmioty, które praktycznie całość produkcji przeznaczają na własne potrzeby: Koksownie Zdzieszowice oraz Przyjaźń, z udziałem ok. 11,5% – produkcja ok. 149 tys. ton/rok; PKN Orlen, z udziałem ok. 10,7% – produkcja ok. 140 tys. ton/rok; Grupa Lotos, z udziałem ok. 4,5% – produkcja ok. 59 tys. ton/rok.

Strategia wyznacza ramy

Podstawą ustanawiającą główne ramy dla rozwoju krajowej gospodarki wodorowej jest przyjęty w grudniu 2021 r. rządowy dokument o nazwie „Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do roku 2040". W ślad za tą strategią oczekiwane jest przyjęcie aktów prawnych w postaci pakietu wodorowego. Takie prawo wodorowe stworzy legislację, w oparciu o którą będzie można budować gospodarkę wodorową.

Sama gospodarka wodorowa to połączenie technologii wytwarzania, magazynowania, dystrybucji i wykorzystania wodoru oraz jego pochodnych, obejmujących scentralizowane i rozproszone systemy wytwarzania, magazynowania, transportu wodoru z wykorzystaniem sieci przesyłowej i dystrybucyjnej, jak i innych form transportu oraz jego wykorzystanie w różnych gałęziach przemysłu. Rozwój gospodarki wodorowej wymaga więc stworzenia całego łańcucha wartości, w szczególności budowy nowych mocy wytwórczych OZE, instalacji do produkcji wodoru i jego pochodnych z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii, w tym instalacji elektrolizerów, sieci dystrybucji wodoru, stosownej infrastruktury przesyłowej i transportowej, magazynów wodoru, infrastruktury tankowania oraz produkcji ogniw paliwowych wykorzystywanych w energetyce, ciepłownictwie, transporcie i innych sektorach gospodarki.

Przyjęta w ubiegłym roku Strategia określa zatem główne cele rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce i kierunki działań niezbędne do ich osiągnięcia. Jednocześnie wpisuje się w globalne, europejskie i krajowe działania mające na celu budowę gospodarki niskoemisyjnej.

W dokumencie wskazano sześć celów szczegółowych: wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i ciepłownictwie; wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie; wsparcie dekarbonizacji przemysłu; produkcję wodoru w nowych instalacjach; sprawny i bezpieczny przesył, dystrybucję i magazynowanie wodoru, a także stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

W PSW określono łącznie 44 działania, które umożliwią realizację jej zadań. Wskaźnikami osiągnięcia celów PSW do 2030 r. będą:

• istnienie co najmniej pięciu dolin wodorowych;
• liczba autobusów wodorowych będących w użyciu: 100-250 do 2025 r. i 800- 1000 do 2030 r.;
• funkcjonowanie na terenie kraju co najmniej 32 stacji wodoru do roku 2025;
• stworzenie Ekosystemu Innowacji Dolin Wodorowych; • utworzenie Centrum Technologii Wodorowych.

Takim samym wskaźnikiem ma być wzrost zainstalowanej mocy instalacji do produkcji niskoemisyjnego wodoru: 50 MW do roku 2025 i 2 GW do roku 2030.

Za wodór niskoemisyjny uznaje się wodór wytwarzany z odnawialnych bądź z nieodnawialnych źródeł energii ze śladem węglowym na poziomie poniżej 5,8 kg CO₂ eq/kg H₂.

Do wytworzenia wodoru niskoemisyjnego można wykorzystać różne technologie: elektrolizę z wykorzystaniem energii elektrycznej z OZE lub elektrowni jądrowych; elektrolizę z wykorzystaniem energii elektrycznej ze źródeł konwencjonalnych z wychwytem i składowaniem CO₂ (CCS) bądź wychwytem i wykorzystaniem CO₂ (CCU); reforming parowy biogazu i biometanu; zgazowanie, fermentację lub pirolizę biomasy; zgazowanie, pirolizę i termiczne przetwarzanie odpadów; reforming parowy węglowodorów z CCS bądź CCU; zgazowanie węgla z CCS bądź CCU, IGCC oraz IGFC; procesy chemiczne, których produktem ubocznym jest wodór, w tym separację wodoru z gazu koksowniczego.

- Najbardziej optymalnymi formami produkcji wodoru są te realizowane z wykorzystaniem wielkoskalowych odnawialnych źródeł energii, takich jak farmy fotowoltaiczne, farmy wiatrowe na lądzie i na morzu, a także w ramach organizacji klastrów energii, przy możliwie jak najbliższej lokalizacji źródeł wytwórczych i centrów popytu, umożliwiających zaspokajanie miejscowego zapotrzebowania na energię w sektorze transportu i/lub produkcji przemysłowej oraz równoważenie produkcji energii elektrycznej i produkcji ciepła. Rząd będzie dążył do zapewnienia warunków do budowy instalacji do produkcji wodoru przy wielkoskalowych instalacjach OZE, w sąsiedztwie istniejących centrów popytu, takich jak rafinerie, huty stali i zakłady chemiczne, aglomeracje miejskie, z uwzględnieniem możliwości zasilania ich bezpośrednio z lokalnych odnawialnych źródeł energii oraz – w dalszej perspektywie – przy nowobudowanych elektrowniach jądrowych. W polskich warunkach geograficznych i pogodowych produkcja bezemisyjnego wodoru najszybciej osiągnie rentowność przy wykorzystaniu energii elektrycznej z morskich farm wiatrowych, które charakteryzują się stosunkowo wysokim współczynnikiem efektywności działania w ciągu roku, która w polskiej strefie ekonomicznej Morza Bałtyckiego oscyluje w granicach 45-50%. Zgodnie z zapisami PSW, do 2025 r. planowane jest uruchomienie instalacji do produkcji wodoru z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii o łącznej mocy min. 50 MW. Do 2030 r. przewidziano dążenie do osiągnięcia mocy instalacji do produkcji wodoru i jego pochodnych z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii na poziomie 2 GW, w tym w szczególności instalacji elektrolizerów. PSW nie określa celów do roku 2040 i 2050. Ze względu na wczesny etap rozwoju rynku i dynamiczny rozwój technologii, rząd nie zdecydował się na określenie wskaźnikowych celów w perspektywie wykraczającej poza rok 2030 – komentuje Ireneusz Zyska, sekretarz stanu w Ministerstwie Klimatu i Środowiska.

Doliny wodorowe

Narzędziem dla budowy gospodarki wodorowej mają być tzw. doliny wodorowe, których powstać ma co najmniej pięć. Będą to ekosystemy pozwalające budować łańcuch wartości obejmujący produkcję, transport, magazynowanie i końcowe zastosowanie wodoru w przemyśle. W dolinach wodorowych będą prowadzone projekty B+R+I oraz projekty inwestycyjne.

Pierwszą, Podkarpacką Dolinę Wodorową, powołano do życia w maju 2021 r. Oprócz tego powstały już Śląsko-Małopolska Dolina Wodorowa, Dolnośląska Dolina Wodorowa, Mazowiecka Dolina Wodorowa. Podobne doliny funkcjonują w innych krajach Europy, np. w Holandii wokół miasta Groningen, czy we Włoszech wokół Pugli.

– Jeśli chodzi o doliny wodorowe, to na dziś nie ma opracowanych zasad, jak doliny mają powstawać, czy gdzie mają powstawać. Wskazaliśmy pięć dolin, gdyż wydawało nam się, że to jest liczba odpowiadająca, która jest realna do osiągnięcia, natomiast w żaden sposób na dziś tego nie regulujemy i nie jest też tak, że ministerstwo coś wskazuje. Do nas rzeczywiście zgłaszają się różni partnerzy społeczni, na przykład było tak na Podkarpaciu czy na Mazowszu, gdzie pojawiły się takie inicjatywy. Wspieramy podmioty, które zakładają doliny wodorowe. Wspieramy je w ten sposób, że kontaktujemy ze sobą poszczególne podmioty, koordynujemy proces podpisywania listów intencyjnych, bardzo często staramy się wesprzeć pewne szczegóły tych inicjatyw, natomiast sami nie jesteśmy stroną tych porozumień. Obecnie wydaje się, że aby takie doliny wodorowe powstawały, to muszą powstawać wokół jakiegoś centrum. Na przykład na Podkarpaciu mocno zaangażowana jest Politechnika Rzeszowska i Dolina Lotnicza. Na Mazowszu bardzo zaangażował się PKN Orlen, na Dolnym Śląsku – KGHM i Grupa Azoty. Oczywiście powstaje pytanie, w jakiej formule ma ta dolina wodorowa powstać: czy to ma być stowarzyszenie, czy spółka? Obecnie z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju pracujemy nad takimi rekomendacjami czy sugestiami – tłumaczy Szymon Byliński, dyrektor Departamentu Elektromobilności i Gospodarki Wodorowej w Ministerstwie Klimatu i Środowiska.

CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes" nr 3/2022

Chemia i Biznes” to dwumiesięcznik biznesowo-gospodarczy, stworzony z myślą o firmach poszukujących rzetelnej, aktualnej i profesjonalnie przygotowanej informacji na temat rynku chemicznego i sektorów powiązanych.

wodórprzemysł chemiczny