Przekrojowe spojrzenie na wodór i możliwości jego wykorzystania przedstawił Tomoho Umeda, przedsiębiorca i doradca strategiczny, promotor technologii wodorowych i wielkoskalowych rozwiązań w zakresie energii odnawialnej, przewodniczący Komitetu Technologii Wodorowych przy Krajowej Izbie Gospodarczej.
Wodór nie jest nową ropą lub nowym gazem. Nie jest paliwem lecz nośnikiem energii – za każdym kilogramem wodoru stoi 50kWh energii elektrycznej, która musi być czysta. Jego wykorzystanie nie jest celem samym w sobie lecz jednym ze środków do celu, jakim jest obniżenie emisji gazów cieplarnianych w całej gospodarce, oparcie jej na czystej energii. Nie chodzi przy tym tylko o zmianę miksu energetycznego, lecz o to, by cała energia finalna w 2050 roku pochodziła z czystych źródeł. Nie będzie już rynku gazu, ropy i węgla jakie znamy teraz. Będziemy bazować przede wszystkim na odnawialnej energii elektrycznej, a nasze potrzeby sięgną około 1000 TWh.
Wodór będziemy wytwarzać lokalnie
Nawet przy optymistycznym scenariuszu system elektroenergetyczny w Polsce da się rozbudować do około 200 TWh. To oznacza, będzie brakowało około 700-800TWh i nie uda się ich podłączyć do systemu przesyłowo-dystrybucyjnego. Będą więc musiały powstać w systemie rozproszonym -bezpośredniego, lokalnego zasilania zakładów produkcyjnych, samorządów, naszych domów itd.
Teraz Polska ma sytuację najtrudniejszą ze wszystkich państw UE, bo mamy ponad 70% węgla w miksie energetycznym. Priorytetem to zwiększenie wytwarzania odnawialnej energii elektrycznej dla systemu elektroenergetycznego. Unia Europejska przyjęła nawet zasadę dodatkowości (ang. additionality), która ma zapobiec zużywaniu energii odnawialnej potrzebnej w systemie na inne cele, jak właśnie wytwarzanie wodoru. Dlatego te źródła, które maja służyć do wytwarzania wodoru w procesie elektrolizy, powinny powstawać jako dedykowane do tego celu. Dlatego morskie farmy wiatrowe nie będą służyć wytwarzaniu wodoru (chyba że jakiś offshore powstanie specjalnie w tym celu). Jeśli w obecnie planowanych morskich farmach wiatrowych jakiś wodór będzie wytwarzany, to na potrzeby magazynowania energii i równoważenia ilości energii dostarczanej z nich do sieci, ale nie na rynek wodoru.
Dlaczego zielony nie niebieski?
Niebieski miał być wytwarzany, kiedy cała Europa była przekonana, że czeka nas 10 lat okresu przejściowego opartego na gazie. W związku z tym wszystko, co związane z gazem, jak niebieski wodór, miało też bez problemów funkcjonować na rynku. Po inwazji Rosji wiemy już, że tak nie będzie. Parlament Europejski przegłosował już we wrześniu poprawki do dyrektywy REDII, w której zapowiada obowiązek zastąpienia w przemyśle gazu wodorem w 50% do 2030 roku i w 70% do 2035 roku. Skala potrzebnych do tego inwestycji i zmian jest niewyobrażalna. Średni cykl inwestycyjny w instalacje wodorowe to 5 lat, więc już teraz trzeba zacząć poważnie o tym myśleć.
Zielony, lub raczej odnawialny wodór, będzie certyfikowany. Na razie certyfikacja jest dobrowolna, ale za 5 lat będzie to już element audytu w ramach obowiązków raportowych związanych z dyrektywą o niefinansowym raportowaniu. Wszystkie duże przedsiębiorstwa giełdowe zatrudniające powyżej 500 osób już w tym roku mają obowiązek składania raportu niefinansowego o tym, jak się transformują. Za te 5 lat ewentualna negatywna ocena transformacji przez instytucje finansowe będzie skutkować odcięciem od kredytów, ubezpieczeń i zamówień publicznych. W związku z tym duże firmy będą sprawdzały w swoich łańcuchach dostaw m.in. to, czy wykorzystywany przez dostawcę wodór ma certyfikat. W Polsce 80% gospodarki to przedsiębiorstwa będące elementem łańcuchów dostaw do gospodarek państw Europy Zachodniej. Bez certyfikatów nasi podwykonawcy i poddostawcy zaczną z tych łańcuchów wypadać. Jeśli dziś jeszcze dyskutujemy, jaki wodór wykorzystywać w naszej flocie transportowej – zielony, niebieski czy szary – to wynika to z braku świadomości zachodzących obecnie procesów.
Wytworzymy go przy okazji
Nie będziemy wodoru wytwarzać i dystrybuować jak ropy, by byłby koszmarnie drogi. Będziemy go produkować przy okazji innych procesów związanych z dekarbonizacją. Przykładowy zakład przemysłowy, który będzie musiał przejść na odnawialne źródła energii ze względu na ryzyka braku zgodności z taksonomią i brak stabilności finansowej związany z nieprzewidywalnością kosztów energii, gazu, ciepła, chłodu itd., będzie chciał zainwestować we własne OZE. To może pociągać za sobą także chęć inwestycji w wodór na własne potrzeby – transportowe, ale także magazynowania energii lub operacyjne. Wodór ma użyteczne pochodne. Można z niego wytwarzać sporą część chemii nawozowej, przyda się w bezemisyjnej produkcji stali (zastąpienie nawęglania uwodornianiem). Takie jego wykorzystanie będzie się szybko upowszechniać, a przy tym wodór stanie się jednym z produktów ubocznych, potrzebnym do różnych operacji, którego nadwyżki będą sprzedawane. W samorządach wodór w połączeniu z OZE i magazynami energii może się przydać m.in. do dekarbonizacji ciepłownictwa. Tu też nadwyżki mogą powstawać w rozproszeniu. Dlatego jako towar nie będzie się poddawał centralnemu zarządzaniu. Dlatego wielkie firmy paliwowe nie przestawią się tak po prostu na sprzedaż wodoru.
Na razie ośrodków produkcji wodoru, i to tylko szarego, jest niewiele. Wytwarzanie zielonego dopiero zaczyna się rozwijać. I nie będą to zakłady produkcyjne z ogromnymi mocami wytwórczymi tylko raczej rozsiane wszędzie mniejsze kogeneracyjne instalacje, gdzie wodór będzie jednym z produktów. Dlatego można sobie wyobrazić wykorzystanie wodoru w transporcie, z dostępnością stacji tankowania zasilanych lokalnie, bez potrzeby transportowania wodoru na duże odległości i jego wielokrotnej kompresji – to powinno poprawiać jego rentowność. Ze względu na rozproszoną produkcję, potrzebna będzie kooperacja w zakresie integracji terenów pod OZE, na potrzeby produkcji potrzebnych ilości ciepła, pary, chłodu i wodoru. Potrzebujemy lepszych regulacji, bo dyrektywa o wspólnotach energetycznych jest u nas wdrożona tylko w opcji klastrów i spółdzielni energetycznych, i to nie najlepiej. Mogą też powstawać spółki prawa handlowego i współpraca w innych formach, miedzy samorządem a lokalnym przemysłem, gminami wiejskimi i miejską. Współpraca powinna ułatwiać finansowanie inwestycji.
Pomysły wytwarzania wodoru zielonego w skali przemysłowej poza Unią Europejską, np. w Afryce Północnej, by importować go do Europy, nie sprawdzą się. Ze względu na certyfikację konieczna byłaby produkcja bezpośrednio przy instalacji OZE, bez wykorzystania sieci. Możemy sobie wyobrazić instalację PV na powierzchni 600-1000 ha o mocy 1-1,5 GW, ale nie 10 czy 40 GW. Jeśli ma się np. w Omanie instalację PV na 350 MW to można wyprodukować w niej 100 tys. ton amoniaku (wodór związany w formie łatwiej do transportu i możliwe paliwo dla statków). Tyle że Puławy produkują 1,1 mln ton amoniaku i nadal jest to produkcja rozproszona. Jeśli ktoś mówi, że wyprodukuje go 10 mln ton to znaczy, że chce postawić około 40 GW PV – każdy, kto instalował jeden GW PV wie, że to trudne do wyobrażenia. Budowę gigawatowych elektrolizerów zapowiadają raczej ci, który nie wiedzą o czym mówią – w większości finansiści, którym wszystko zgadza się w Excelu, ale w praktyce to byłoby trudne do zrealizowania. Natomiast przewożenie niewielkich ilości do Europy nie będzie się kalkulować i będzie to kropla w morzu potrzeb. Bardziej będzie się opłacało produkować na rynek lokalny i wykorzystywać na miejscu do rozwoju stref przemysłowych z dostępem do certyfikowanego zielonego ciepła, chłodu, energii, pary, wodoru, metanolu i amoniaku. Jeśli amoniak będzie z tych stref eksportowany, to jako paliwo dla statków. Zielony wodór na polskie potrzeby dużo taniej będzie produkować w Kędzierzynie Koźlu niż przywozić z Omanu, bo choć u nas trzeba będzie do tego postawić więcej PV (ze względu na mniejsze nasłonecznienie) to transport wodoru z Afryki byłby droższy od kosztów tych instalacji. Pomysły na wielkoskalowe projekty przedstawiają zwykle korporacje mające trudności ze znalezieniem się w nowym świecie ze swoja starą infrastrukturą.
Odnawialny jest bardzo drogi?
Mówi się, że zielony wodór jest strasznie drogi i rok temu był jeszcze droższy od szarego, ale teraz już jest tańszy. Szary z oczyszczeniem do jakości potrzebnej w transporcie teraz kosztuje około 27 euro, bez oczyszczenia 24 euro za kilogram (a było 1,5 euro). Niebieski będzie jeszcze droższy. Natomiast zielony w układzie fotowoltaika, elektrolizer i magazyn wodoru – 10 euro za kg. Nie wiadomo jak długo potrwa destabilizacja rynku gazu, ale do niższych cen raczej nie wrócimy. Zielony wodór jako produkt uboczny w ramach większego przedsięwzięcia nie będzie miał kosztu krańcowego, bo amortyzacja będzie następowała nie tylko przez wodór, ale też ciepło, chłód, energię odnawialną i inne strumienie przychodu z danej instalacji. Koszt operacyjny wytworzenia może być poniżej 1 euro. Będzie się różnił w zależności od funkcji całej instalacji i strategii.
Dla samorządów instalacje z wodorem są jedną z dróg do uzyskania niezależności energetycznej. Będą mogły zarządzać cenami wodoru, ciepła i energii, które zaproponują mieszkańcom na zasadzie suwaka - coś będzie tańsze i coś droższe. Kluczem będzie optymalizacja. Mniejsze miasto z zapotrzebowaniem na ciepło 50MW, zastępując ciepło węglowe zdekarbonizowanym przy wykorzystaniu układów z wodorem, mogłoby wytworzyć około 600 ton wodoru rocznie, co powinno bez problemu wystarczyć na lokalne potrzeby. Nie będzie za to rozwiązań typu – samorząd daje działkę, ktoś stawia fotowoltaikę i sprzedaje samorządowi produkowany wodór. Tak produkowany wodór nie będzie konkurencyjny do wodoru z kogeneracji.
Jak ma być w Sanoku?
Krzysztof Jarosz, Prezes Zarządu Sanockiego Przedsiębiorstwa Gospodarki Komunalnej Sp. z o.o., wyjaśnił, że z powodu szybkiego wzrostu cen energii i gazu oraz uprawnień do emisji w ramach unijnego systemu handlu emisjami władze Sanoku zaczęły szukać rozwiązań, które zdekarbonizowałyby system ciepłowniczy, jeszcze przed ostatnimi wydarzeniami. Teraz, przy siedmiokrotnym wzroście cen miału węglowego i energii, obecny model ciepłownictwa nie ma racji bytu. Mieli wcześniej przygotowaną inwestycję w nowy kocioł na biomasę, ale to pierwszy etap. Kolejnym jest projekt wodorowy. Na razie utworzyli pierwszą samorządową spółkę wodorową i przygotowują się do prac nad studium wykonalności tego projektu oraz do jego wdrażania. Projekt opiera się na koncepcji jednoczesnego zagospodarowania wielu obszarów, w tym produkcji ciepła i energii oraz transportu. Komunikacja w Sanoku poza samym miastem obsługuje też sąsiednie gminy. Obecnie połowa taboru ma napęd diesla, a druga – CNG. Dążą do dywersyfikacji, kupują właśnie autobusy elektryczne, ale ze względu na pokonywane odległości i górzysty teren widzą wodór jako docelowe paliwo transportu zbiorowego. Paliwo będzie wytwarzane w Sanoku, więc nie będą musieli go sprowadzać. Liczą na to, że poprawi to parametry ekonomiczne całego wieloelementowego projektu. Widzą, że wiele podmiotów, firm i samorządów, jest zainteresowanych efektami. Chcą pokazać, że da się to zrobić przy akceptowalnych nakładach inwestycyjnych (CAPEX) i powielić w innych samorządach.
Jak więc będzie z wodorem w transporcie?
Podsumowując technicznie zielony wodór nadaje się na paliwo i będzie dostępny, w układzie rozproszonym i prawdopodobnie ze skokowym wzrostem liczby wytwarzających go instalacji w ciągu kilku lat. Nadaje się też do transportu ciężkiego, do tirów i pojazdów specjalistycznych. Dostępność infrastruktury do ładowania będzie jednak zależała od procesów marketingowych. Tirów wodorowych jeżdżących po Europie na razie nie ma, ale są firmy i konsorcja, które nad takimi pojazdami pracują. Zmiany mogą zajść skokowo, ale wiele może się też zmienić, jeśli na przykład dojdzie do przełomu w technologii baterii i uda się wdrożyć ładowanie szybsze od tankowania (albo równie szybkie). Tymczasem warto inwestować we wszystkie kierunki, bo one się nie wykluczają.
Jeśli chodzi o samorządowe inwestycje w autobusy wodorowe, to mogą się sprawdzić ze względu na zasięgi i czas ładowania. Niektóre samorządy uzyskują na nie dofinansowanie i NFOŚiGW będzie weryfikował, czy mają dostawcę paliwa. I na tym to powinno polegać, bo nie wszystkie samorządy muszą produkować wodór. Powinno być coraz więcej podmiotów, które będą im go mogły dostarczyć. To tylko kwestia logistyki i kosztów – im bliżej miejsca produkcji, tym będzie taniej.
Przeszkód prawnych dla wykorzystania wodoru nie ma. Nie potrzebujemy specjalnej konstytucji wodorowej, tylko najwyżej kilku korekt w istniejącym prawie, choćby dotyczących korzystania łącza bezpośredniego, by domknąć możliwość tworzenia układów wyspowych (poza siecią). Lepiej unikać przeregulowania. Jeśli w ogóle potrzebna nam konstytucja to raczej dekarbonizacyjna, by stworzyć warunki do przestawiania wszystkich procesów gospodarki na czystą energię. Wodór nie jest nam potrzeby sam w sobie, tylko jako nośnik tej energii.
Prezentacja „Zielony wodór – alternatywa czy pewna przyszłość zrównoważonego transportu”, Tomoho Umeda: TUTAJ
Nagranie spotkania: TUTAJ