Rusza wyścig po elektrolizery

Rusza wyścig po elektrolizery

Globalna moc elektrolizerów do 2030 r. może sięgnąć co najmniej 54 GW. W projekcie "Polskiej strategii wodorowej" założono natomiast, że ich moc do tego czasu wyniesie 2 GW. To bardzo ambitny cel. Zwłaszcza w najbardziej pożądanym scenariuszu produkcji tzw. zielonego wodoru, czyli wytworzonego w instalacjach zasilanych OZE.

Na początku października Międzynarodowa Agencja Energetyczna opublikowała raport Global Hydrogen Review 2021, z którego wynika, że moc elektrolizerów w ciągu ostatnich pięciu lat podwoiła się i w połowie tego roku osiągnęła pułap ok. 300 MW.

Wskazane na wstępie 54 GW do 2030 r. mają powstać dzięki ok. 350 projektom, które obecnie są już rozwijane. Dodatkowo na wczesnym etapie przygotowań znajduje się kolejne 40 projektów o łącznej mocy 35 GW.

Z wyliczeń MAE wynika, że realizacja tych wszystkich przedsięwzięć pozwoliłaby w perspektywie 2030 r. produkować 8 mln ton wodoru. To jednak wciąż niewiele w kontekście scenariusza zerowej emisji CO2 do 2050 r., założonego w "Mapie drogowej MAE dla globalnego sektora energetycznego". On zakłada bowiem potrzebę produkcji w elektrolizerach 80 mln ton wodoru.

Lider i naśladowcy

Obecnie liderem pod kątem mocy zainstalowanej elektrolizerów jest Europa (40 proc.) i zdaniem MAE w najbliższych latach pozostanie na czele dzięki ambitnym strategiom Unii Europejskiej i Wielkiej Brytanii. Stary kontynent w ciągu kilku lat może jednak dogonić Australia, a duży potencjał rozwoju mają też kraje Ameryki Łacińskiej i Bliskiego Wschodu. Z czasem powinno rosnąć też znaczenie Chin oraz Stanów Zjednoczonych.

Komisja Europejska w lipcu 2020 r. przyjęła "Strategię w zakresie wodoru na rzecz Europy neutralnej dla klimatu". W pierwszej fazie jej realizacji, w latach 2020-2024, przewidziano zainstalowanie zasilanych energią ze źródeł odnawialnych elektrolizerów o mocy co najmniej 6 GW, mogących wyprodukować milion ton zielonego wodoru.

Zapotrzebowanie na wodór w Europie w 2018 r. Fot. Hydrogen Europe

 

- Produkcja ta może się przyczynić do dekarbonizacji istniejącej produkcji wodoru, np. w sektorze chemicznym, oraz ułatwiać wprowadzenie wodoru w nowych zastosowaniach końcowych, takich jak inne procesy przemysłowe, i być może transport ciężki - wskazano w dokumencie.

W drugie fazie strategii, w latach 2025-2030, wodór "musi stać się nieodłączną częścią zintegrowanego systemu energetycznego".

- Strategicznym celem jest zainstalowanie do 2030 r. zasilanych energią ze źródeł odnawialnych elektrolizerów o mocy co najmniej 40 GW, które mogą wyprodukować nawet 10 mln ton wodoru odnawialnego w UE - podkreślono.

Wodór po polsku

„Polska strategia wodorowa do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.” została przyjęta przez rząd 2 listopada 2021 r. Ministerstwo Klimatu i Środowiska przy tej okazji podkreśliło, że inwestycje w rozwój tych technologii umożliwi obniżenie emisyjności w tych segmentach gospodarki, w których dekarbonizacja jest ekonomicznie nieuzasadniona lub niemożliwa w drodze elektryfikacji.

Resort podał, że dokument przewiduje opracowanie programów wsparcia budowy gospodarki wodorowej. Jednocześnie zastrzegł, że pomoc ta obejmie wyłącznie wodór niskoemisyjny, czyli ze źródeł odnawialnych oraz powstały przy wykorzystaniu technologii bezemisyjnych. Uzyskanie wsparcia dla produkcji wodoru z paliw kopalnych możliwe będzie wyłącznie pod warunkiem zastosowania technologii wychwytywania dwutlenku węgla i jego składowania lub wykorzystania (np. CCS/CCU).

W strategii wskazano sześć celów: wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i ciepłownictwie; wykorzystanie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie; wsparcie dekarbonizacji przemysłu; produkcję wodoru w nowych instalacjach; sprawny i bezpieczny przesył, dystrybucję i magazynowanie wodoru; stworzenie stabilnego otoczenia regulacyjnego.

Kolory wodoru. Fot. WaldemarOstrowski/Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla

 

Wskaźnikami osiągnięcia w 2030 r. tych celów będzie: 800-1000 nowych autobusów wodorowych (w tym wyprodukowanych w Polsce); minimum 32 stacje tankowania i bunkrowania wodoru;
co najmniej pięć tzw. dolin wodorowych czyli regionów, w których ma wodór ma być produkowany.

Ponadto mają powstać instalacje o mocy 2 GW do produkcji wodoru i jego pochodnych z niskoemisyjnych źródeł, procesów i technologii, w tym w szczególności instalacji elektrolizerów.

Ten zapis brzmi zatem nieco inaczej niż ten, który znalazł się w opublikowanym w styczniu 2021 r. projekcie strategii. Tam pisano, że "wykorzystanie mocy zainstalowanej w OZE dla potrzeb produkcji wodoru i paliw syntetycznych w oparciu o proces elektrolizy. Zainstalowana moc elektrolizerów sięgnie w 2030 r. 2 GW".

Za mało OZE

Forum Energii już w lutym tego roku wskazywało, że zainstalowanie elektrolizerów o takiej mocy, będzie wymagało rocznie ok. 9,4 TWh energii elektrycznej z OZE, jeśli miałyby one produkować zielony wodór.

- W "Krajowym planie na rzecz energii i klimatu" prognozuje się, że w roku 2030 całkowita produkcja energii elektrycznej wyniesie 200 TWh (w Polityce Energetycznej Polski do 2040 r. jest to 181 TWh). Dodatkowe zapotrzebowanie z samych źródeł odnawialnych będzie stanowić więc aż ok. 5 proc. całkowitej prognozowanej wytworzonej energii elektrycznej - podkreślało Forum Energii.

Prognozowany przez MAE koszt produkcji wodoru zasilanej OZE w 2030 r. Fot. MAE

 

Cele rozwoju OZE w rządowych dokumentach są więc niewystarczające, aby zapewnić rozwój zielonego wodoru. Rozwiązaniem jest liberalizacja tzw. ustawy odległościowej, która blokuje budowę farm wiatrowych, a także dalszy rozwój fotowoltaiki.

W tym pierwszym przypadku projekt nowelizacji ustawy opublikowano w maju tego roku i od tego czasu - po wyjściu środowiska Jarosława Gowina z koalicji rządzącej - ugrzęzł on w resorcie rozwoju. Natomiast w przypadku fotowoltaiki niedawno zatwierdzono niekorzystne dla prosumentów zmiany w rozliczaniu energii od 1 kwietnia 2022 r.

Zobacz więcej: Budowniczowie wiatraków boją się kolejnego dołka
Sejm zatwierdził zmiany w rozliczeniu energii z fotowoltaiki od 1 kwietnia 2022 roku

Jesteśmy w czołówce

Obecnie Polska zajmuje trzecie w piąte miejsce na świecie (w Europie trzecie) pod względem produkcji wodoru - wytwarzamy go rocznie ok. miliona ton, ale udział elektrolizy wody jest w tej produkcji znikomy.

Większość jest wytwarzana dzięki paliwom kopalnym w procesach reformingu parowego gazu ziemnego, zgazowania węgla lub separacji z gazu koksowniczego. Stąd jest on wytwarzany głównie przez rafinerie oraz zakłady chemiczne i wykorzystywany w procesach rafinacji oraz produkcji nawozów mineralnych i chemikaliów.

Dlatego wodorowym liderem w Polsce jest Grupa Azoty, która rocznie wytwarza ok. 420 tys. ton tego surowca, co przekłada się na 42-procentowy udział w rynku.

Wśród kolejnych podmiotów, które również przeznaczają praktycznie cały wyprodukowany wodór na własne potrzeby, są Grupa Lotos i PKN Orlen (po 145 tys. ton; 14 proc.) oraz Jastrzębska Spółka Węglowa (75 tys.; 7 proc. ).

Porozumienie sektorowe

Przyjęcie przez rząd wodorowej strategi zostało poprzedzone zawarciem w połowie października porozumienia sektorowego na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej przez 138 podmiotów. Przewiduje ono, że polski wkład w gospodarkę wodorową ma w 2030 r. wynosić minimum 50 proc.

- Porozumienie ma prowadzić do wygenerowania sektora gospodarki, który będzie jedną z polskich wizytówek w procesie transformacji energetycznej - podkreślał wówczas były już minister klimatu Michał Kurtyka. Natomiast pełnomocnik rządu ds. OZE Ireneusz Zyska oceniał, że wartość dodana dla polskiej gospodarki może wynieść od 343 do 870 mln euro.

Zobacz też: Odchodzi minister klimatu Michał Kurtyka. Co po sobie pozostawia?

Należy więc oczekiwać, że porozumienie wesprze też działania związane z budową elektrolizerów. W unijnej strategii wodorowej wskazano, że w państwach członkowskich ok. 280 przedsiębiorstw prowadzi działalność w zakresie produkcji i łańcucha dostaw elektrolizerów. Natomiast całkowita europejska zdolność produkcyjna elektrolizerów wynosi poniżej 1 GW rocznie.

Wizualizacja elektrolizera planowanego przez Grupę Lotos w gdańskiej rafinerii. Fot. mat. pras.

 

- Aby zrealizować strategiczny cel, jakim jest osiągnięcie do 2030 r. zdolności produkcyjnej elektrolizerów w wysokości 40 GW, potrzebne są skoordynowane działania europejskiego sojuszu na rzecz czystego wodoru, państw członkowskich i najbardziej zaawansowanych regionów, a także systemy wsparcia jeszcze zanim wodór stanie się konkurencyjny pod względem kosztów - podkreśliła w dokumencie Komisja Europejska.

- W miarę rozwoju łańcucha dostaw technologie służące zwiększeniu produkcji wodoru, takie jak słoneczna i wiatrowa energia elektryczna, jak również wychwytywanie, wykorzystywanie i składowanie i użycie dwutlenku węgla stają się coraz bardziej konkurencyjne - stwierdziła.

Tymczasem przy ambitnych planach i strategiach kolejka po elektrolizery ustawia się już teraz. Po trzecim kwartale 2021 r. norweska spółka NEL, jeden z największych na świecie producentów elektrolizerów, informowała, że jej potencjalne nowe kontrakty obejmują instalacje o mocy 11 GW o wartości ponad 6 mld dolarów.

Sector coupling

Wojciech Będkowski, inżynier energetyki morskiej i odnawialnej w ILF Consulting Engineers Polska, komentując temat dla portalu WysokieNapiecie.pl wskazał, że opublikowany w lipcu 2021 r. unijny pakiet klimatyczny Fit for 55 wprowadził spore zawirowanie w sektorze energetycznym - również w kwestii wodoru.

- Wprowadza on cel na poziomie 2,6 proc. dla wykorzystania RFNBO (ang. renewable fuels of non biological origin), czyli zielonego wodoru w produkcji paliw transportowych do 2030 r. Jeszcze ambitniejsze cele zostały przedstawione w przypadku przemysłu - tłumaczy Będkowski.

- Założono, że do roku 2030, zakłady przemysłowe będą musiały wykazać, że 50 proc. wykorzystywanego przez nich wodoru jest wytwarzane za pomocą energii pochodzącej z OZE, co bez wątpienia dla wielu firm stanowi niebagatelne wyzwanie. Tym bardziej, że znaczna część dużych konsumentów wodoru w Polsce jest również jego producentami - dodaje.

Jego zdaniem wodór idealnie wpisuje się w koncepcję sector coupling, czyli integracji energetycznej sektorów transportu, przemysłu oraz energetyki.

- Opracowujemy projekty techniczne inwestycji zakładających wykorzystanie wodoru do zasilania zakładowej floty samochodowej, w procesach przemysłowych czy możliwości wykorzystania wodoru już w postaci energii elektrycznej w arbitrażu cenowym - powiedział Będkowski.

- Mówiąc o ostatnim wariancie i wykorzystaniu wodoru w procesie PtGtP (Power-to-Gas-to-Power), czyli wytworzenie go, zmagazynowanie i powtórną konwersję na energię elektryczną należy zwrócić uwagę, że sprawność takiego procesu sumarycznie nie przekracza 30 proc., co w pewnym stopniu ogranicza jego użyteczność w ujęciu biznesowym - wyjaśnił.

Od słów do czynów

Dotychczas najbardziej ambitne plany ogłosiła w grudniu ubiegłego roku Grupa Lotos. W ramach Green H2 powstać ma wielkoskalowa instalacja złożona z elektrolizerów, magazynów wodoru i ogniw paliwowych lub ewentualnie turbin wodorowych, zarządzanych przez innowacyjne oprogramowanie.

Fot. Lotos

 

Całość ma produkować zeroemisyjny wodór na potrzeby rafinerii i jednocześnie wpierać polski system elektroenergetyczny na zasadzie elektrowni szczytowo-pompowej. Do 2025 r. ma powstać instalacja elektrolizerów o mocy 100 MW, a do 2030 r. ma to być 1 GW.

PKN Orlen, który chciałby przejąć Lotos, zaprezentował natomiast w czerwcu 2021 r. program Hydrogen Eagle, zakładający budowę międzynarodowej sieci hubów wodorowych oraz instalacji przetwarzających odpady komunalne w zero- i niskoemisyjny wodór.

Fot. PKN Orlen

 

Projekt, obejmujący Polskę, Niemcy, Czechy i Słowację, ma pozwolić grupie do 2030 r. osiągnąć moce wytwórcze wodoru na poziomie ok. 50 tys. ton rocznie. Łączna moc instalacji elektrolizy zasilanych OZE wyniesie ok. 250 MW, z czego w Polsce powstanie 110 MW.

Grupa Azoty, pod koniec października tego roku, publikując strategię na lata 2021-2030 zaznaczyła z kolei, że jako największy producent wodoru w Polsce będzie "nadal angażować się w rozwój rynku wodorowego i realizację Strategii Wodorowej Unii Europejskiej". Wskazała również na plan pilotażowej, a potem pełnowymiarowej "instalacji wytwórni energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych".

Fot. Grupa Azoty

 

Bardziej zaawansowany od państwowych koncernów jest jednak prywatny ZE PEK z grupy Zygmunta Solorza. W lipcu 2021 r. spółka otrzymała decyzję środowiskową dla wytwórni wodoru w Elektrowni Konin o docelowej mocy do 50 MW, zasilanej energią z bloków energetycznych opalanych biomasą.

Jednocześnie ruszają też ciekawe projekty badawczo-rozwojowe. W październiku tego roku konsorcjum spółek Enea Ciepło i Energopomiar podpisało umowę z NCBiR na stworzenie koncepcji zasilania silnika gazowego zielonym wodorem wyprodukowanym w elektrolizerze zasilanym OZE. Natomiast spółka SBB Energy realizuje zadanie związane z magazynowaniem energii w oparciu o wodór, o czym pisaliśmy szerzej w artykule pt. Wodorowa gorączka złota. Gdzie powstaną pierwsze instalacje?

Kiedy KPO zasili wodór?

Przy tym wszystko trzeba też pamiętać, że jednym podstawowych źródeł finansowania wodorowych inwestycji w Polsce ma być Krajowy Plan Odbudowy.

Zaplanowano w nim wydanie 800 mln euro na dotacje dla sektora prywatnego na wytwarzanie, magazynowanie, przesył oraz wykorzystanie wodoru jako paliwa w transporcie, przemyśle, ciepłownictwie i energetyce zawodowej. Efektem mają być elektrolizery o mocy 320 MW oraz 25 stacji tankowania, w tym bunkrowania wodoru.

Zobacz więcej: Krajowy Plan Odbudowy wciąż wstrzymany. Wodór, wiatraki, porty, Czyste Powietrze czekają na finansowanie

Jednak przez spór pomiędzy Komisją Europejską a polskim rządem, który dotyczy zasad praworządności i respektowania wyroków TSUE w sprawie reform sądownictwa, KPO wciąż nie został zaakceptowany. Stąd nie wiadomo, kiedy te środki zaczną płynąć do krajowej gospodarki - również tej wodorowej.

Rynek energii wspiera

PGE

Zielone technologie rozwijają

Technologie dostarcza

Zobacz także...

Komentarze

Patronat honorowy

Partnerzy portalu

PGE PSE