Wodorowa szansa Europy

• Strona główna
• Artykuły
• Wodorowa szansa Europy

2023-09-12  / Autor: Karolina Lipiec

Wodór w polityce unijnej

Transformacja klimatyczno-energetyczna Unii Europejskiej opiera się m.in. na celach porozumienia paryskiego (jego istota zakłada utrzymanie wzrostu temperatury na świecie znacznie poniżej 2°C w porównaniu z poziomem sprzed epoki przemysłowej, a w miarę możliwości dążenie do ograniczenia tego wzrostu do 1,5°C) oraz Europejskim Zielonym Ładzie. Zamiarem tych aktów jest doprowadzenie do oszczędnej i sprawiedliwej transformacji i neutralności klimatycznej najpóźniej do 2050 r. W ślad za tym zobowiązaniem przyjęto cele zredukowania emisji gazów cieplarnianych do 2030 r. o co najmniej 55% w porównaniu z poziomem z 1990 r. Przejście na gospodarkę neutralną dla klimatu będzie jednak wymagało stworzenia wysoce zasobooszczędnego i energooszczędnego systemu energetycznego, bazującego na odnawialnych źródłach energii. Konieczne jest zatem szybkie upowszechnianie czystych paliw alternatywnych i rozwijanie ich zastosowań, tak by można było doprowadzić do sprawnego wycofania z użycia paliw kopalnych w połączeniu z zapewnieniem konkurencyjności przemysłowi unijnemu. Narzędziem do zrealizowania tych zamierzeń ma być choćby wykorzystanie potencjału wodoru ze źródeł odnawialnych i zrealizowanie scenariusza, w którym to wodór mógłby być podstawową alternatywą dla energii pozyskiwanej z paliw kopalnych.

Wodór produkowany ze źródeł odnawialnych ma kluczowe znaczenie dla transformacji energetycznej UE, ponieważ tylko wodór odnawialny może w sposób zrównoważony przyczynić się do osiągnięcia neutralności klimatycznej w perspektywie długoterminowej oraz pozwolić na uniknięcie efektu braku odejścia od paliw kopalnych ze względu na niesatysfakcjonujące rozwiązania alternatywne i powstania tzw. aktywów osieroconych. Wodór odnawialny może być produkowany przy wykorzystaniu różnych odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wiatrowa, słoneczna i wodna (w tym elektrownie szczytowo-pompowe). Niemniej wodór odnawialny nie jest jeszcze kosztowo konkurencyjny, w związku z czym Komisja Europejska stale pracuje nad instrumentami motywacyjnymi dotyczącymi łańcucha wartości i umożliwiającymi wprowadzenie na rynek wodoru odnawialnego. Związek między ceną a wydajnością takiego wodoru na pewno będzie się stopniowo poprawiać na skutek stałego rozwijania metod przemysłowych jego produkcji i łańcuchów wartości.

Wodór a rynek energii

Produkty pochodne wodoru, takie jak paliwa syntetyczne wytwarzane z wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych, stanowią neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla alternatywę wobec paliw kopalnych, i dlatego mogą, obok innych rozwiązań umożliwiających ograniczenie emisji, takich jak elektryfikacja z wykorzystaniem energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych, istotnie przyczynić się do dekarbonizacji wielu sektorów.

Zalety wodoru są bardzo liczne. Może być on wykorzystywany jako surowiec lub źródło energii w procesach przemysłowych i chemicznych, w transporcie lotniczym, morskim i ciężkim transporcie drogowym, w zastosowaniach grzewczych, w sektorach odchodzących od paliw kopalnych, w których bezpośrednia elektryfikacja jest technologicznie niemożliwa lub konkurencyjna, a także do magazynowania energii w celu zrównoważenia w razie konieczności systemu energetycznego. Jednym słowem wodór może odgrywać pierwszoplanową rolę w integracji systemu energetycznego.

Wodór stanowi obecnie około 2% koszyka energetycznego UE i w 95% jest uzyskiwany z paliw kopalnych, co powoduje emisję 70-100 milionów ton CO₂ rocznie. Ponadto wodór odpowiada za 2,5% emisji wszystkich gazów cieplarnianych, przy czym niecały 1% obecnie produkowanego wodoru jest wykorzystywane jako nośnik energii. Z niektórych badań wynika, iż w 2050 r. energia ze źródeł odnawialnych mogłaby stanowić do 100% koszyka energetycznego UE, z czego całkowity udział wodoru mógłby wtedy wynosić do 20%. Jednocześnie też byłoby to 20-50% energii wykorzystywanej w transporcie oraz 5-20% energii wykorzystywanej w przemyśle. To pokazuje szansę, jaką tworzy rozwój przemysłu wodorowego.

Większość wodoru jest wytwarzana z paliw kopalnych – około 6% gazu ziemnego i 2% węgla na świecie zużywa się do produkcji wodoru. Tylko mniej niż 0,1% wodoru powstaje w wyniku elektrolizy wody. W przypadku instalacji do wytwarzania wodoru w procesie elektrolizy wody zmiana struktury chemicznej substancji (rozkład chemiczny) zachodzi pod wpływem zewnętrznego napięcia elektrycznego. Projekty tego typu mogą obejmować swym zakresem również produkcję metanu, która odbywa się z wykorzystaniem wytworzonego wodoru, jednak nie jest to obligatoryjny moduł technologiczny. Elektroliza wody jest więc procesem niskoemisyjnym, ale wysoko energochłonnym, dlatego energia na ten cel jest zazwyczaj pozyskiwana z odnawialnych źródeł energii. Komisja Europejska podkreśla znaczenie jak najszybszego wycofania wodoru uzyskiwanego z paliw kopalnych i skoncentrowania się na najczystszych technologiach, biorąc pod uwagę ich zrównoważoność i emisje gazów cieplarnianych.

Całkowita zdolność wytwarzania wodoru w UE oraz Norwegii sięga obecnie ok. 12 mln ton rocznie, a łączna zainstalowana moc elektrolizerów wynosi około 1 GW, co stanowi od 1 do 4% całkowitej zdolności wytwarzania wodoru. Równolegle też łączny udział produkcji wodoru z paliw kopalnych z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla (tzw. wodór niskoemisyjny) szacowany jest na mniej niż 1% z wyłączeniem produktów ubocznych.

Warto przy tym dodać, że 52% światowej produkcji wodoru wykorzystuje się do rafinacji i odsiarczania węglowodorów, dalsze 43% do wytwarzania amoniaku, który z kolei służy głównie do produkcji opartych na amoniaku nawozów rolniczych, a pozostałe 5% przeznacza się do syntezy metanolu oraz do innych celów. Obecny koszt odnawialnego i niskoemisyjnego wodoru jest wciąż jeszcze większy niż wodoru z paliw kopalnych, ale te różnice w cenie powinny się zmniejszać i docelowo można się spodziewać ceny ok. 2 dolarów za kilogram w przypadku wodoru odnawialnego i niskoemisyjnego i 1-2,7 dolarów za kilogram w przypadku produkcji wodoru z paliw kopalnych. W zależności od tego, w jaką stronę będzie się wychylać cena wodoru z paliw kopalnych, tak opłacalne lub mniej opłacalne będzie sięganie po jego alternatywę. Obecny koszyk energetyczny większości państw członkowskich skutkowałby produkcją wodoru z wykorzystaniem energii elektrycznej, co wiązałoby się z większym poziomem emisji niż w przypadku pozyskiwania wodoru z paliw kopalnych.

Na pewno wodór umożliwia długotrwałe magazynowanie dużych ilości energii, a zatem może zmniejszyć sezonowe wahania popytu na nią. Jednocześnie może być transportowany samochodem ciężarowym, statkiem lub rurociągiem, co ułatwia produkcję energii ze źródeł odnawialnych wszędzie tam, gdzie jest to najbardziej wydajne. Dodatkowo może być transportowany na duże odległości bez obciążania sieci elektroenergetycznej. To istotne, bo Unia Europejska przekonuje, iż aby obniżyć emisyjność wszystkich sektorów gospodarki, konieczny będzie większy udział odnawialnych źródeł energii, co mogłoby doprowadzić do wzrostu zmienności sieci elektroenergetycznej, a zapotrzebowanie na magazynowanie energii musiałoby zostać drastycznie zwiększone, aby zabezpieczyć dostawy energii.

CAŁA TREŚĆ DOSTĘPNA W "Chemia i Biznes" nr 3/2023

"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.

wodórprawoprzemysł chemicznydekarbonizacjaenergetyka