W centrum uwagi: Wodór – napęd zielonej rewolucji

Wraz z rosnącą liczbą krajów, które zobowiązują się do neutralności klimatycznej, świat musi znaleźć rozwiązania umożliwiające dekarbonizację każdego sektora naszej gospodarki. Wodór to słowo na ustach wszystkich, a są ku temu uzasadnione powody. Ze względu na swój wieloaspektowy i wielofunkcyjny charakter gaz ten może odegrać kluczową rolę w stawianiu czoła przyszłym wyzwaniom. Z jednej strony może służyć jako nośnik energii lub jako surowiec. Z drugiej strony może on być wykorzystywany do magazynowania energii elektrycznej pozyskiwanej sezonowo ze źródeł odnawialnych. Wodór ma duży potencjał, aby ułatwić dekarbonizację trudnych do dekarbonizacji i energochłonnych sektorów przemysłowych, takich jak sektor stali. Ponadto może on być wykorzystywany jako paliwo ekologiczne dla transportu ciężkiego, w przypadku którego obecne technologie akumulatorowe są niepraktyczne.

W miarę odchodzenia od paliw kopalnych w UE, wodór będzie odgrywał kluczową rolę w naszych przyszłych systemach energetycznych oraz w realizacji celu określonego w Europejskim Zielonym Ładzie, tj. osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla w UE do 2050 r. Z szacunków opartych na modelach wynika, że dzięki połączeniu odnawialnych źródeł energii, inteligentnych technologii magazynowania, efektywności energetycznej i elastycznych sieci czystą i zrównoważoną energię można będzie dostarczać na dużą skalę i w szybkim tempie. Wielu ekspertów przewiduje, że w centrum tej transformacji znajdzie się wodór. Pierwsze pytanie brzmi, jaka forma wodoru najlepiej się nadaje do realizacji naszych ambitnych celów klimatycznych.

Różne rodzaje wodoru i jego właściwości

Wodór jest najczęściej występującą cząsteczką w naszym świecie, stanowi jednak jedynie niewielką część światowego koszyka energetycznego w UE i poza nią. Obecnie w Europie mniej niż 2 proc. zużycia energii pochodzi z wodoru i jest on wykorzystywany głównie do wytwarzania produktów chemicznych, takich jak tworzywa sztuczne i nawozy. Ponadto prawie cały ten wodór – warte odnotowania 96 proc. – wytwarzany jest z gazu ziemnego, co powoduje znaczne emisje CO2 podczas tego procesu. Pierwszym wyzwaniem jest zatem obniżenie emisyjności produkcji wodoru.

Mówiąc prościej, aby wyprodukować wodór potrzebujemy pierwotnego źródła energii. To właśnie źródło energii i zastosowany proces decydują o tym, jak czysty – lub brudny – jest produkt końcowy. Wodór oparty na paliwach kopalnych pozyskiwany z gazu ziemnego jest często nazywany wodorem szarym i jest zdecydowanie najpowszechniejszym stosowanym obecnie jego rodzajem. Wodór niskoemisyjny, określany często jako niebieski wodór, jest również wytwarzany z gazu ziemnego, ale CO2 emitowane podczas jego produkcji jest wychwytywane i składowane pod ziemią, co sprawia, że jest to czystsza opcja o niższych emisjach.

Podczas gdy wodór niskoemisyjny może odgrywać ważną rolę przejściową, zastępując wodór szary, najczystszą formą jest wodór odnawialny, często nazywany zielonym wodorem. Wytwarza się go poprzez przepuszczenie energii ze źródeł odnawialnych, takich jak energia wiatrowa i słoneczna przez elektrolizer, a jedynym produktem ubocznym tego procesu jest woda. W ten sposób jego produkcja jest nieomal bezemisyjna, stąd też wzbudza ona największe zainteresowanie – wśród decydentów, naukowców i inwestorów.

Dekarbonizacja naszego przemysłu

Po określeniu preferowanej formy wodoru, UE analizuje obecnie, jak zwiększyć opłacalną produkcję, transport i zużycie wodoru odnawialnego, aby wykorzystać elastyczność i wszechstronność, jaką oferuje to źródło energii podczas przechodzenia na czystą energię.

Energochłonne sektory przemysłu, które nie są w stanie obniżyć emisyjności poprzez bezpośrednią elektryfikację, poszukują bardziej ekologicznych i neutralnych pod względem emisji dwutlenku węgla nośników energii. Wodór odnawialny oferuje zatem obiecującą i realistyczną perspektywę produkcji ekologicznej stali lub nawozów do 2030 r. W przypadku transportu sektory takie jak lotnictwo, żegluga i sektor towarów ciężkich poszukują rozwiązań neutralnych pod względem emisji dwutlenku węgla w celu zasilania przewozów dalekobieżnych. Dzieje się tak ze względu na ograniczenia i koszty obecnych technologii akumulatorowych.

Ponieważ UE zobowiązała się do szerszego globalnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii, wodór odnawialny idzie w parze z sektorem energii elektrycznej w coraz większym stopniu zdominowanym przez energię pochodzącą ze źródeł odnawialnych. Pomaga on w zapewnieniu długoterminowego magazynowania energii ze źródeł odnawialnych na wielką skalę i zapewnia natychmiastową elastyczność systemu energetycznego. Potencjał magazynowania wodoru, głównie w kawernach solnych, które są obecnie wykorzystywane do magazynowania gazu ziemnego, jest szczególnie korzystny dla sieci energetycznych. Przyczynia się on bowiem do zrównoważenia podaży i popytu na energię elektryczną w sytuacji, gdy wytwarzanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych jest zbyt duże lub niewystarczające.

Strategia UE w zakresie wodoru i inwestycje długoterminowe

Europejski Zielony Ład łączy dwojakie wysiłki – zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych i przygotowania przemysłu europejskiego na gospodarkę neutralną dla klimatu. W tym kontekście uznano, że wodór ma kluczowe znaczenie zarówno dla rozwiązywania problemów, jak i dla rozwoju naszych systemów energetycznych.

W lipcu ubiegłego roku Komisja uruchomiła w związku z tym dwie różne inicjatywy – strategię dotyczącą integracji systemu energetycznego i oddzielną strategię dotyczącą wodoru. W pierwszej strategii przedstawiono, w jaki sposób zwiększyć elastyczność naszego systemu energetycznego, w którym energię można by swobodnie wymieniać między konsumentami i producentami oraz między różnymi sektorami końcowego wykorzystania energii. Nowe technologie z kolei można by w nim stymulować i łatwiej włączać do rynku energii, wspierając neutralny dla klimatu system energetyczny oparty na energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, obiegu zamkniętym oraz paliwach odnawialnych i niskoemisyjnych. Druga strategia to bardziej szczegółowa analiza niezbędnych kroków w kierunku uczynienia wodoru odnawialnego i niskoemisyjnego kluczowym towarem w systemie energetycznym.

UE zobowiązała się do zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii, co przekłada się na coraz większy udział energii odnawialnej w jej koszyku. Ponadto przewiduje się, że w nadchodzących latach jej koszt ulegnie dalszemu obniżeniu. W tym kontekście w strategii dotyczącej wodoru bada się potencjał wodoru odnawialnego w zakresie racjonalnej pod względem kosztów dekarbonizacji gospodarki UE. Określa się szereg działań wspierających produkcję, transport i tworzenie popytu na tego rodzaju wodór w miarę wzrostu udziału energii ze źródeł odnawialnych.

Wodór odnawialny może nie tylko wspierać przyszłą energię elektryczną opartą na odnawialnych źródłach energii. Dzięki wiodącej roli europejskiego przemysłu w produkcji elektrolizerów może on również przyczynić się do tworzenia nowych miejsc pracy i wzrostu gospodarczego w UE. Będzie to miało kluczowe znaczenie dla wyjścia z kryzysu związanego z COVID-19. Dlatego też w strategii dotyczącej wodoru przedstawiono również wizję zainstalowania w Europie do 2024 r. elektrolizerów zasilanych energią ze źródeł odnawialnych o mocy co najmniej 6 GW, a do 2030 r. – elektrolizerów tego rodzaju o mocy 40 GW.

Natychmiastowe i długoterminowe inwestycje to podstawowy pierwszy krok do pełnego wykorzystania wodoru odnawialnego. Zapewnią one europejskiemu przemysłowi czołową pozycję na coraz bardziej konkurencyjnym rynku globalnym. W przyszłym budżecie UE Komisja podkreśla potrzebę odblokowania inwestycji w kluczowe czyste technologie i łańcuchy wartości, w tym w czysty wodór. Wzmocniono to dodatkowymi środkami mającymi na celu wspieranie odbudowy w Europie po pandemii COVID-19. Pokazuje to, że odbudowa może iść w parze z naszymi ambitnymi celami w zakresie dekarbonizacji. Dlatego też Komisja przygotowała inicjatywę Zwiększenie mocy (ang. Power Up), która ma zachęcić kraje UE do wykorzystania europejskich środków na naprawę gospodarczą do inwestowania w zwiększenie odnawialnych źródeł energii i produkcji wodoru odnawialnego. Oprócz środków mających na celu pobudzenie inwestycji pakiet Komisji Europejskiej „Gotowi na osiągnięcie celu 55 proc.” zawierający propozycje polityki mającej na celu ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 55 proc. do 2030 r., obejmie również propozycje stworzenia dobrze funkcjonującego unijnego rynku wodoru.

Projekty w zakresie wodoru, badania naukowe i innowacje

Oprócz określenia wytycznych politycznych i strategicznych dotyczących wodoru, UE wspiera również wiele projektów i inicjatyw dotyczących wodoru. Kluczowe znaczenie ma między innymi europejski sojusz na rzecz czystego wodoru, ogłoszony w marcu 2020 r. jako część nowej strategii przemysłowej dla Europy i uruchomiony 8 lipca 2020 r. wraz ze strategią UE w zakresie wodoru.

Sojusz ten skupia przemysł, krajowe i lokalne organy publiczne, społeczeństwo obywatelskie i inne zainteresowane strony. Jego celem jest ambitne wdrożenie technologii wodorowych do 2030 r., łączące produkcję wodoru odnawialnego i niskoemisyjnego, zapotrzebowanie na energię w przemyśle, mobilność i inne sektory oraz przesył i dystrybucję wodoru. Do sojuszu przyłączyło się już ponad tysiąc zainteresowanych stron, które mogą teraz przedłożyć swoje projekty i zwiększyć liczbę projektów w zakresie wodoru, w które warto inwestować.

Ponadto UE promuje również szereg projektów badawczych i innowacyjnych dotyczących wodoru w ramach programu „Horyzont 2020”. Projektami tymi zarządza Wspólne Przedsiębiorstwo na rzecz Technologii Ogniw Paliwowych i Technologii Wodorowych (FCH) – wspólne partnerstwo publiczno-prywatne wspierane przez Komisję Europejską. Obejmuje ono finansowany przez UE projekt Djewels, w ramach którego zbudowany zostanie elektrolizer o mocy 20 MW, aby zapewnić klientom tani zielony wodór, oraz STORE&GO, który wspiera nowe technologie wprowadzania odnawialnego metanu do sieci gazowej, a tym samym przyczynia się do zapewnienia zrównoważonych dostaw energii w Europie.

Ponadto projekt Hybrit z północy Szwecji jest dobrym przykładem tego, w jaki sposób wodór może pomóc w ekologizacji naszego przemysłu, ponieważ wykorzystuje się w nim energię wodoru odnawialnego zamiast węgla do produkcji bezemisyjnego żelaza i stali. Podobnie opracowany w ramach finansowanego przez UE projektu H2 elektrolizer o mocy 6 MW dostarcza ekologiczny wodór do huty stali w Linz w Austrii, a dzięki elastycznemu zużyciu energii świadczy także usługi sieci elektroenergetycznej.