Wodór jako paliwo przyszłości?

20 maja 2022

Autor: Dorota Powroźnik

W kontekście trwającej wojny na Ukrainie zmiana miksu energetycznego stała się palącą koniecznością. Oprócz działań mających na celu zmianę kierunków dostaw takich nośników energii jak ropa czy gaz ziemny należy intensywniej rozwijać również odnawialne źródła energii. Wśród nich znajduje się obecnie mało popularny wodór. Czy ma on szansę stać się paliwem przyszłości?

Okazuje się, że Polska jest największym producentem wodoru w Europie, jednak jako paliwo jest on praktycznie niedostępny. Warto przy tym pamiętać, że silnik napędzany tym pierwiastkiem to de facto silnik elektryczny, który wytwarza prąd właśnie za jego pomocą. Tymczasem obecnie tańsze jest wytwarzanie baterii za pomocą innych pierwiastków. Jednak postawienie na obecne technologie jest o tyle niebezpieczne, że ich dostęp może być limitowany przez państwa, na terenie których znajdują się ich złoża, a wodór nie dość, że jest najpopularniejszym atomem we wszechświecie, to jeszcze dostępny jest praktycznie wszędzie. Inna sprawa, że jego wytwarzanie jest póki co dość drogie. Ale fotowoltaika też swego czasu była nietania. Poza tym po wytworzeniu energii za pomocą wodoru jako odpad powstaje para wodna, co też przemawia na jego korzyść.

Wprawdzie pierwsze eksperymenty z ogniwami wodorowymi to wiek XIX, ale na poważnie taki napęd opracowano w latach 60 ubiegłego stulecia do zasilania statków kosmicznych. Następnie koncern Toyota opracował model Mirai, jako pierwszy samochód seryjny zasilany w ten sposób. Japończycy zadeklarowali, że są gotowi udostępnić konkurencji wszelkie związane z tym patentem, aby upowszechnić ten typ napędu. Jednak chętnych póki co nie widać (w czym pewnie ma swój udział lobby paliwowe), co – wobec braku większej liczby aut zasilanych w ten sposób – skutkuje brakiem sieci stacji do tankowania wodoru. I tu koło się zamyka. Wydaje się, że do jego przerwania niezbędny jest system zachęt i ulg ze strony państw, które mogą zastymulować rozwój rynku w tym kierunku. Przykładowo w polskim ustawodawstwie samochody z napędem wodorowym są zrównane z tymi, które są zasilane prądem z akumulatorów.

Innym wyzwaniem jest kwestia logistyki. Transport wodoru jest trudny technologicznie, a przez to drogi. Dlatego, będąc największym producentem wodoru w Europie, nadal nie mamy go na stacjach paliw. Regułą jest, że instalacje wodorowe budują u siebie te zakłady, które go następnie bezpośrednio zużywają (np. rafineria w Gdańsku). Dodatkowo wodór z takich instalacji nie odpowiada potrzebom ogniw samochodowych, gdyż jest dla nich zbyt zanieczyszczony (a taki wystarcza na potrzeby technologiczne zakładów, które go wytwarzają).

Inną kwestią jest zapotrzebowanie na energię elektryczną przy wytwarzaniu wodoru. Do wytworzenia 1 kg tego paliwa potrzeba (w zależności od technologii) kilkudziesięciu kWh energii elektrycznej. Zestawiając to z energią, jaką uzyskamy z tego jednego kilograma paliwa (około 40 mJ lub właśnie 40 kWh) wychodzi, że jest to póki co nieopłacalne. Dodatkowo – jaka jest efektywność energetyczna napędu wodorowego? Już na początku procesu, przy procesie elektrolizy, notujemy olbrzymie straty energii. Następnie 25 – 30 proc. pochłania jego transport i składowanie, zaś sprawność samego ogniwa wynosi w zależności od technologii od 40 do 60 proc. energii zawartej w wodorze. Podsumowując daje to finalną sprawność na poziomie 20 procent (tylko)! Czy to oznacza, że należy z tego zrezygnować? Absolutnie nie. Jest wszakże jeden warunek, a jest nim potężny nadmiar zielonej, taniej (najlepiej darmowej) energii.

Na pewno świetnym zastosowaniem napędu wodorowego jest transport ciężarowy, gdzie zastosowanie akumulatorowych na dłuższe dystanse jest kompletnie nonsensowne. Zbiorniki na wodór są znacznie lżejsze od akumulatorów, sam proces tankowania zabiera również mniej więcej tyle czasu, co tankowanie olejem napędowym (baterie trzeba ładować o wiele dłużej).

Podsumowując – wodór póki co pozostaje paliwem przyszłości, ale jest to przyszłość coraz bliższa. PKN Orlen w lutym br. zadeklarował, że do roku 2030 zamierza przeznaczyć 7,4 mld złotych w inwestycje w tym kierunku (nisko- i zeroemisyjny wodór). W tym terminie ma powstać 10 hubów wodorowych oraz ponad 100 stacji tankowania tego paliwa w Polsce, Czechach i na Słowacji. Sam koncern dzięki temu zredukuje swoje emisje dwutlenku węgla o 1,6 mln ton. Pierwszy hub wodorowy powstał w 2021 r. w Trzebini, gdzie wytwarza szary wodór z przeznaczeniem dla transportu. Kolejny, zlokalizowany we Włocławku, ma zostać uruchomiony w drugiej połowie 2023 r.

Bibliografia: