W czasach, gdy coraz więcej krajów deklaruje neutralność klimatyczną, świat musi znaleźć rozwiązania pozwalające na dekarbonizację każdej części naszej gospodarki. Wodór jest słowem na ustach wszystkich, a za tym szumem stoją dobre powody. Ze względu na swoją wieloaspektową i wszechstronną naturę, może on odegrać kluczową rolę w stawianiu czoła nadchodzącym wyzwaniom. Z jednej strony, może służyć jako nośnik energii lub surowiec. Z drugiej strony, może być wykorzystywany do magazynowania sezonowej odnawialnej energii elektrycznej. Wodór ma duży potencjał, aby ułatwić dekarbonizację “trudnych do dekarbonizacji” i energochłonnych sektorów przemysłu, takich jak sektor stalowy. Ponadto może on być wykorzystywany jako ekologiczne paliwo dla pojazdów ciężarowych o dużej ładowności, w przypadku których obecnie istniejące technologie akumulatorów elektrycznych są niepraktyczne.
W miarę jak UE będzie odchodzić od zależności od paliw kopalnych, wodór będzie odgrywał kluczową rolę w naszych przyszłych systemach energetycznych oraz w realizacji celu określonego w Europejskim Zielonym Pakcie, jakim jest osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla w UE do roku 2050. Dzięki połączeniu odnawialnych źródeł energii, inteligentnego magazynowania, efektywności energetycznej i elastycznych sieci najnowsze modele szacują, że czysta i zrównoważona energia może być dostarczana na skalę i w szybkim tempie – a wielu ekspertów przewiduje, że wodór będzie w samym sercu tego przejścia. Jednak pierwszym pytaniem jest, jaka forma wodoru najlepiej nadaje się do realizacji naszych ambicji klimatycznych.
Różne rodzaje wodoru i jego możliwości
Wodór jest najobficiej występującym pierwiastkiem w naszym wszechświecie, jednak stanowi on jedynie niewielki ułamek globalnego koszyka energetycznego w UE i poza nią. Obecnie mniej niż 2% zużycia energii w Europie pochodzi z wodoru, a jest on wykorzystywany głównie do wytwarzania produktów chemicznych, takich jak tworzywa sztuczne i nawozy. Co więcej, prawie cały ten wodór – godne uwagi 96% – jest wytwarzany z gazu ziemnego, emitując w tym procesie znaczne ilości CO2 . Pierwszym wyzwaniem jest zatem sposób dekarbonizacji produkcji wodoru.
Mówiąc prościej, do produkcji wodoru potrzebne jest pierwotne źródło energii. To źródło energii i zastosowany proces decydują o tym, jak czysty – lub brudny – jest produkt końcowy. Wodór pochodzący z paliw kopalnych, pozyskiwany z gazu ziemnego, jest często określany mianem wodoru szarego i jest obecnie najpowszechniej stosowanym rodzajem wodoru. Wodór o niskiej zawartości węgla, często określany jako wodór niebieski, jest również wytwarzany z gazu ziemnego, ale CO2 emitowany podczas jego produkcji jest wychwytywany i przechowywany pod ziemią, co sprawia, że jest to czystsza opcja o niższej emisji.
Podczas gdy wodór niskoemisyjny może odegrać ważną rolę przejściową, zastępując wodór szary, najczystszą opcją ze wszystkich jest wodór odnawialny, często określany jako wodór zielony. Powstaje on w wyniku przepuszczenia energii ze źródeł odnawialnych, takich jak wiatr i energia słoneczna, przez elektrolizer, a jedynym produktem ubocznym jest woda. W związku z tym jego produkcja jest prawie bezemisyjna, dlatego też jest to forma produkcji wzbudzająca największe zainteresowanie – ze strony decydentów, naukowców i inwestorów.
Obniżenie emisyjności naszego przemysłu
Po określeniu preferowanej przez nas formy wodoru UE zastanawia się obecnie, w jaki sposób zwiększyć opłacalność produkcji, transportu i zużycia wodoru odnawialnego, aby wykorzystać elastyczność i wszechstronność tego źródła energii w procesie 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. Odnawialny wodór oferuje zatem obiecującą i realistyczną perspektywę produkcji ekologicznej stali lub nawozów do roku 2030. W transporcie – biorąc pod uwagę ograniczenia i koszty obecnych technologii akumulatorowych, sektory lotnictwa, żeglugi i przewozu towarów ciężkich poszukują neutralnych pod względem emisji dwutlenku węgla opcji napędzania długodystansowych przewozów.
Ponieważ UE jest zaangażowana w zwiększanie globalnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii, wodór odnawialny idzie w parze z sektorem energii elektrycznej, który jest coraz bardziej zdominowany przez wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych. Pomaga on w długoterminowym i wielkoskalowym magazynowaniu energii ze źródeł odnawialnych, a także zapewnia systemowi energetycznemu natychmiastową elastyczność. Potencjał magazynowania wodoru, głównie w kawernach solnych, które są obecnie wykorzystywane do magazynowania gazu ziemnego, jest szczególnie korzystny dla sieci energetycznych, ponieważ pomaga zrównoważyć podaż i popyt na energię elektryczną w przypadku zbyt dużej lub niewystarczającej produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych.
Strategia UE w zakresie wodoru i inwestycje długoterminowe
Europejski Zielony Ład łączy w sobie podwójny wysiłek, jakim jest ograniczenie emisji gazów cieplarnianych i przygotowanie europejskiego przemysłu do gospodarki neutralnej dla klimatu. W tym kontekście wodór został uznany za kluczowy czynnik umożliwiający rozwiązanie obu tych problemów i ewolucję naszych systemów energetycznych.
W tym celu Komisja uruchomiła w lipcu zeszłego roku dwie różne inicjatywy – strategię integracji systemów energetycznych i oddzielną strategię dotyczącą wodoru. Pierwsza strategia określa, w jaki sposób uczynić nasz system energetyczny bardziej elastycznym, w którym energia może być swobodnie wymieniana pomiędzy konsumentem a producentem oraz pomiędzy różnymi sektorami końcowego wykorzystania energii, a także w którym nowe technologie mogą być wspierane i łatwiej integrowane z rynkiem energetycznym, wspierając neutralny klimatycznie system energetyczny, którego sednem jest odnawialna energia elektryczna, obiegowość oraz odnawialne i niskoemisyjne paliwa. W drugiej strategii bardziej szczegółowo omówiono niezbędne działania mające na celu uczynienie odnawialnego i niskoemisyjnego wodoru kluczowym surowcem w systemie energetycznym.
UE zobowiązała się do zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii, a zobowiązanie to przekłada się na coraz większy udział energii odnawialnej w jej koszyku. Ponadto oczekuje się, że w najbliższych latach jej koszt będzie nadal spadał. W tym kontekście strategia dotycząca wodoru analizuje potencjał wodoru odnawialnego w zakresie dekarbonizacji gospodarki UE w sposób efektywny kosztowo, nakreślając szereg działań wspierających produkcję, transport i tworzenie popytu na ten wodór w miarę wzrostu udziału energii odnawialnej.
Odnawialny wodór nie tylko ma potencjał, aby wspierać naszą przyszłą energię elektryczną opartą na odnawialnych źródłach energii. Dzięki silnej pozycji przemysłowej Europy w produkcji elektrolizerów może on również przyczynić się do tworzenia nowych miejsc pracy i wzrostu gospodarczego w UE, co będzie miało decydujące znaczenie w procesie wychodzenia z kryzysu COVID-19. Dlatego też w strategii dotyczącej wodoru przedstawiono również wizję, w jaki sposób UE może zainstalować w Europie co najmniej 6 GW odnawialnych elektrolizerów wodoru do 2024 r. i 40 GW do 2030 r.
Natychmiastowe i długoterminowe inwestycje są podstawowym pierwszym krokiem, aby wodór ze źródeł odnawialnych mógł się w pełni rozwinąć i zapewnić przemysłowi europejskiemu przewagę na coraz bardziej konkurencyjnym rynku światowym. W przyszłym budżecie UE Komisja podkreśla potrzebę odblokowania inwestycji w kluczowe czyste technologie i łańcuchy wartości, w tym w czysty wodór. Zostało to wzmocnione w dodatkowych środkach mających na celu wsparcie europejskiej odbudowy po pandemii COVID-19, co podkreśla fakt, że odbudowa może iść w parze z naszymi ambicjami w zakresie dekarbonizacji. W tym celu Komisja przygotowała inicjatywę “Power Up”, która ma zachęcić państwa UE do wykorzystania europejskich środków na naprawę gospodarczą do inwestowania w większą ilość odnawialnych źródeł energii i produkcję wodoru ze źródeł odnawialnych. Oprócz środków mających na celu pobudzenie inwestycji, tak zwany pakiet Komisji Europejskiej “fit-for-55-package”, który będzie obejmował wnioski polityczne dotyczące ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 55% do 2030 r., będzie również obejmował wnioski polityczne dotyczące stworzenia dobrze funkcjonującego rynku wodoru w UE.
Projekty, badania i innowacje w dziedzinie wodoru
Poza określeniem wytycznych politycznych i strategicznych dotyczących wodoru, UE wspiera również wiele projektów i inicjatyw w tej dziedzinie. Kluczowym z nich jest europejski sojusz na rzecz czystego wodoru, ogłoszony jako część nowej strategii przemysłowej dla Europy w marcu 2020 r. i uruchomiony 8 lipca 2020 r., w tym samym czasie co strategia wodorowa UE.
Sojusz ten skupia przemysł, krajowe i lokalne władze publiczne, społeczeństwo obywatelskie i inne zainteresowane strony. Jego celem jest ambitne wdrożenie technologii wodorowych do 2030 r., łączące produkcję wodoru ze źródeł odnawialnych i niskoemisyjnych, zapotrzebowanie w przemyśle, mobilność i inne sektory oraz przesył i dystrybucję wodoru. Do sojuszu przystąpiło już ponad 1000 zainteresowanych stron, które mogą teraz zgłaszać swoje projekty i zwiększać liczbę możliwych do zainwestowania projektów wodorowych.
Ponadto UE promuje również kilka 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 JU), będące wspólnym partnerstwem publiczno-prywatnym wspieranym przez Komisję Europejską. Obejmują one finansowany przez UE projekt Djewels, w ramach którego powstanie elektrolizer o mocy 20 MW, który pomoże zapewnić klientom tani ekologiczny wodór, oraz STORE&GO, który wspiera nowe technologie wprowadzania odnawialnego metanu do sieci gazowej, a tym samym pomaga zapewnić zrównoważone dostawy energii w Europie.
Ponadto projekt Hybrit na północy Szwecji jest dobrym przykładem tego, jak wodór może pomóc w ekologizacji naszego przemysłu, ponieważ wykorzystuje on wodór pochodzący z odnawialnej energii elektrycznej zamiast węgla do produkcji bezemisyjnego żelaza i stali. W podobnym duchu, elektrolizer o mocy 6 MW opracowany w ramach finansowanego przez UE projektu H2 dostarcza ekologiczny wodór do huty stali w Linz w Austrii, a także świadczy usługi sieci elektrycznej dzięki elastycznemu zużyciu energii.
Źródło: EC
Fot. EC
