Energia z wodoru. Nadal przyszłość czy już teraźniejszość

0
227

O wodorze jako paliwie przyszłości mówi się od dawna. Jednak jego niewielki udział w miksie energetycznym (0,2%) sprawia, że owa przyszłość ciągle wydaje się odległa, a nawet bardzo odległa. I choć (klasykiem mówiąc) “jutro to dziś – tyle że jutro”, dla wodoru “jutro” wydaje się mimo wszystko pozostawać “jutrem”, a nawet “pojutrzem”. Są jednak inicjatywy, które starają się już dziś z wodorowego “pojutrza” czynić “jutro”, czyli w zasadzie “dziś”…

Wodorowe nadzieje

Wiadomo, że wodór wykorzystywany jest jako paliwo rakietowe. Problematyczne staje się jednak jego nieco bardziej przyziemne zastosowanie. Jeszcze kilkanaście lat temu fani wodorowego napędu widzieli go w roli paliwa samochodowego. Niestety te nadzieje okazały się mocno przedwczesne. Optymizmu pozbawiły ich “elektryki”. Zadecydowały tutaj co najmniej dwa powody. Po pierwsze infrastruktura ładowania aut elektrycznych była już rozwinięta, zaś w przypadku samochodów wodorowych sieć tankowania paliwa musiałaby powstawać od zera – prąd jest po prostu wszędzie i wystarczy jedynie podłączyć się do gniazdka (co wymaga oczywiście stosownych urządzeń). Po drugie technologia budowy pojemnych akumulatorów była wówczas już mocno zaawansowana, co również miało swój wpływ na kierunki podejmowanych decyzji. Z tych właśnie względów zaangażowanie w rozwój motoryzacji wodorowej znacznie spadło, choć obecnie odnotowuje ona ponowny wzrost zainteresowania, zwłaszcza w kontekście transportu drogowego i ciężkich maszyn przemysłowych, których ładowanie prądem trwałoby o wiele za długo w stosunku do napełnienia zbiornika wodorem (o masie samego akumulatora nie wspominając). 

Rada Wodorowa

Dowodem na to jest powołanie w 2017 roku Rady Wodorowej mającej wspierać komercjalizację projektów z wykorzystaniem wodorowych ogniw paliwowych. Założycielami są tutaj koncerny motoryzacyjne, paliwowe i energetyczne (BMW, Honda, Daimler, Kawasaki, Toyota, Shell,Total, Air Liquide, Alstom, Anglo American, Engie, Linde Group), a jednym z celów powstałej organizacji jest dekarbonizacja transportu w ramach wypełnianie zaleceń Porozumienia Paryskiego w obszarze redukcji emisji gazów cieplarnianych. Jak wskazywał raport przygotowany w ramach działania Rady, długodystansowy i ciężki transport drogowy, transport lotniczy i morski oraz część linii kolejowych w ogóle nie nadają się do elektryfikacji z wykorzystaniem akumulatorów, czy sieci energetycznych. Zastosowana technologia nie byłaby tu po prostu zasadna ekonomicznie. Zasięg elektryków i sposób ładowania baterii nie sprzyjają realizacji wymagań stawianych tego rodzaju przedsięwzięciom transportowym.  

Wodorowe projekty i realizacje

Tak więc wielkie i mniejsze koncerny próbują odnaleźć się w nadchodzącej, być może, rzeczywistości. Airbus ma zamiar wyprodukować pierwszy komercyjny samolot o napędzie wodorowym do 2035 roku, HyPoint zaprezentował prototyp wodorowego ogniwa paliwowego chłodzonego powietrzem z przeznaczeniem do zastosowań lotniczych, BMW ogłosił projekt Hydrogen Next, rozwiązań wodorowych dla układów napędowych swoich samochodów. Nawiasem mówiąc, w ciągu ostatnich kilkunastu lat na rynku pojawiło się już kilka modeli aut osobowych napędzanych wodorowymi ogniwami (Honda Clarity, Toyota Mirai, Hyundai Tucson ix35), a firmy wykazuje duże zainteresowanie rozwojem tego sektora motoryzacyjnego. 

Projektów wodorowych jest coraz więcej; kilka z nich przybliża niemiecki dokument “Wodór – Energia przyszłości” zrealizowany przy współpracy ZDF i telewizji ARTE przez Cordula’e Stadter1 .

Wodorowe ciężarówki i stacje paliwowe

Film zabiera nas m.in. do Szwajcarii gdzie w kantonie Gallen trwają prace nad budową infrastruktury wodorowej przeznaczonej do tankowania ciężarówek realizujących zadania transportu samochodowego. Dwie stacje tankowania wodoru należą tu do niewielkiej firmy rodzinnej zarządzanej przez Martina Osterwaldera, entuzjastę i rzecznika dekarbonizacji  drogowego transportu towarowego. Odpowiednio gęsta sieć stacji tankowania wodoru jest dla rozwoju tej gałęzi motoryzacji niezbędna. Ciężarówka wodorowa ma dwukrotnie mniejszy zasięg od napędzanej olejem, stąd musi tankować częściej. I tu widzimy jak istotną rolę spełniają entuzjaści w rodzaju Osterwaldera modernizujący swoje stacje paliwowe wyposażając je w dystrybutory wodorowe. W Szwajcarii udaje się to bez rządowych dotacji, za pośrednictwem stowarzyszenia i fundacji H2Energy (kooperatywa 20 firm), organizacji niezależnej finansowo, która m.in. na mocy porozumienia z marką Hyundai wprowadza na trasy leasingowane od koncernu ciężarówki wodorowe (Xcient Fuel Cell).

Po szwajcarskich drogach jeździ już 47 ciężarówek napędzanych tzw. zielonym wodorem (2021). Jest to wodór wyprodukowany bez emisji dwutlenku węgla – podczas jego produkcji wykorzystuje się wyłącznie energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. To sprawia, że niestety jest on drogi. Jednak ze względu na obowiązujące w Szwajcarii wysokie opłaty drogowe, z których ciężarówki wodorowe są zwolnione, przedsięwzięcie staje się ekonomicznie opłacalne. Na tym przykładzie widzimy jak istotne są w obszarze ochrony środowiska regulacje administracyjne.

Dom zasilany wodorem

Innym obszarem wykorzystania wodoru jest energetyka źródeł odnawialnych. Energia ze słońca i wiatru ma oczywiście wiele zalet, ale ma też swoje wady. Jedną z nich jest tzw. nieciągłość. Otóż energię możemy produkować wtedy, kiedy wieje wiatr (wiatraki) lub świeci słońce (panele). Zimą jest to często utrudnione, zaś nocą i w bezwietrzne dni niestety niemożliwe. Idea, aby nadwyżki energii ze źródeł odnawialnych wygenerowane w czasie warunków sprzyjających magazynować pod postacią wodoru i wykorzystywać w czasie gdy okoliczności nie pozwalają na produkcję energii, lub zapotrzebowanie przekracza możliwości produkcyjne instalacji słonecznych czy wiatrowych, obecnie znowu staje się popularna. Są już dostępne, także dla użytkowników prywatnych, instalacje wodorowe współpracujące z panelami fotowoltaicznymi, które realizują tę koncepcję. Nadwyżki energii z paneli fotowoltaicznych służą tutaj do produkcji wodoru, który jest magazynowany i wykorzystywany do generowania energii w czasie kiedy jest na nią zapotrzebowanie. Dzięki realizatorom filmu widzimy proces montażu tego typu instalacji w jednym z domów jednorodzinnych w Szwajcarii. Przedsięwzięcie jest dość drogie (pomimo dotacji), ale czyni właściciela niezależnym od czynników naturalnych (brak słońca), czy awarii sieci energetycznej. Przy rosnących w Szwajcarii cenach prądu, inwestorzy mają nadzieję na szybki zwrot poniesionych nakładów. Dodatkowo, co podkreślają, świadomość działań proekologicznych stanowi tutaj niezwykle istotny argument.

Wodorowe lotnictwo

Kolejnym obszarem wykorzystania energii wodoru w ramach redukcji wysokiej emisyjności branży jest lotnictwo. Dzięki dokumentowi Corduli Stadter poznajemy pasjonata, który od prawie 20 lat pracuje nad napędzanym wodorem bezemisyjnym samolotem. Josef Kallo jest konstruktorem HY4, dwukadłubowego czteromiejscowego samolotu pozwalającego wykonywać loty na niewielkich dystansach. Dowiadujemy się, że zespół inżynierów pod kierunkiem Kallo pracuje także nad konstrukcją znacznie większego, 40-osobowego samolotu dla Deutsche Aircraft. Technologia ogniw wodorowych zdaniem konstruktora może być z powodzeniem stosowana także w jeszcze większych jednostkach. Jest to jednak przedsięwzięcie kosztowne, co przy relatywnie niskich cenach paliwa lotniczego (kerozyny) nie sprzyja rewolucji w branży. Z nadzieją na likwidację ulg podatkowych, które wpływają na ceny kerozyny i wzrost konkurencyjności wodoru zespół Josefa Kallo realizuje jednak z uporem swoje przedsięwzięcie.

Wodorowe ambicje i plany

Wydaje się, że wodór ma szansę stać się energią teraźniejszości, zwłaszcza, że na najwyższych szczeblach dostrzega się potencjał tego paliwa. Unia Europejska uznała wodór niezbędnym elementem osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 roku w ramach realizacji założeń Zielonego Ładu, Japonia wyraziła pragnienie bycia liderem w produkcji samochodów wodorowych, Korea Południowa ogłosiła program zasilania swoich miast wodorem, Australia chce go uczynić towarem eksportowym, zaś Islandia zobowiązała się do działań zmierzających w kierunku utworzenia gospodarki wodorowej do 2050 roku. 

Tymczasem w Szwajcarii podejmowane są już praktyczne działania mające na celu przemysłową produkcję zielonego wodoru, który rurociągiem ma być przesyłany do powstających stacji paliwowych. Wygląda tak, jakby “jutro” w istocie było już “dziś”.

1 Cordula Stadter, Wodór – Energia przyszłości?, 2021, https://www.arte.tv/pl/videos/100300-082-A/re-wodor-energia-przyszlosci/ dostępność od 19/10/2022 do 03/07/2023.