Menu
Patronat honorowy Patronage
  1. Główna
  2. >
  3. Klimat
  4. >
  5. Wodór w ciepłownictwie i transporcie kusi polskie miasta

Wodór w ciepłownictwie i transporcie kusi polskie miasta

Coraz więcej polskich miast chce wykorzystać wodór w systemach ciepłowniczych. Tymczasem na Zachodzie toczy się gorąca dyskusja czy wodór powinien służyć do ogrzewania
Wodór - koncepcja zastosowania w Sanoku

Sanok ma plan dekarbonizacji miasta przy wykorzystaniu OZE i wodoru, a w pierwszym kroku chce zdekarbonizować ciepłownictwo. Tarnowskie Góry przygotowały projekt wykorzystania wodoru w transporcie, a w kolejnym etapie – w systemie ciepłowniczym. Koncepcja osiedla ogrzewanego zielonym wodorem powstaje w Śremie. Kolejne dwa miasta – Piła i Wałcz rozważają produkcję wodoru, za to projekty w Kamieniu Pomorskim i Środzie Wielkopolskiej, gdzie wodór miał ogrzewać budynki, odchodzą na dalszy plan.

Od pomysłu do realizacji jest długa droga. Tymczasem w Europie trwa gorąca dyskusja o tym, czy warto w ogóle iść w kierunku zastosowania wodoru do ogrzewania budynków, skoro alternatywą są znacznie bardziej wydajne i tańsze pompy ciepła. Jak podkreślają jednak eksperci z Polski, należy rozróżnić wykorzystanie wodoru w ciepłownictwie od ogrzewania domów jednorodzinnych wodorem.

Dekarbonizacja systemów

W Polsce mnożą się pomysły wykorzystania technologii wodorowych do dekarbonizacji systemów ciepłowniczych, ale wodór nie jest takim samym paliwem jak węgiel czy gaz ziemny i nie zastąpi tych paliw w jednostkach kogeneracyjnych czy kotłach. Polskie miasta przygotowują projekty, w których wodór ma być elementem kompleksowego układu, który zapewni z lokalnych źródeł OZE, energię elektryczną, cieplną i paliwo do transportu.

– Projekty wodorowe w Polsce dopiero powstają, ponieważ teraz zapadają decyzje inwestycyjne miast dotyczące dekarbonizacji ciepłownictwa i transportu. Natomiast samorządy, jak i przedsiębiorcy, już zaczynają rozumieć, że muszą wziąć odpowiedzialność za swoją własną energetykę i za swoje własne ciepło. Zdają sobie sprawę, że albo będą inwestowali we własne niezależne układy energetyczne, albo będą skazani na niestabilne koszty energii dostarczanej przez scentralizowane jednostki – mówi Tomoho Umeda, prezes spółki Hynfra, szef Komitetu Technologii Wodorowych KIG, wiceprezes Hydrogen Poland.

Przypomina, że w europejskim Zielonym Ładzie samorządy muszą być samowystarczalne energetycznie. – Polskę, w stosunku do krajów zachodnich, charakteryzuje obecnie wysoki udział ciepłownictwa systemowego. Wymiana centralnych systemów stanowi dziś pilne wyzwanie z racji na ich wysoką emisyjność i ma doprowadzić do dekarbonizacji całych obszarów miejskich i przemysłowych. Jest równocześnie szansą – na bazie sieciowych aktywów ciepłowniczych mogą być budowane konkurencyjne kosztowo instalacje do wytwarzania wodoru odnawialnego – mówi Umeda.

Podkreśla, że wodór nie będzie tu jednak docelowym produktem. – Będzie jednym elementem układu poligeneracyjnego, który zapewni również czystą energię opartą o lokalne źródła OZE, a także ciepło, chłód, parę czy paliwo do transportu. Tylko taki układ ma sens, także w wymiarze ekonomicznym – zaznacza Tomoho Umeda.

Najpierw know-how, potem technologia i finansowanie

Największe plany ma Sanok, który planuje inwestycje za nawet 1,5 mld zł. – Pomysł zrodził się dwa lata temu, kiedy szukaliśmy rozwiązań dla ciepłownictwa. W 2021 roku powstała Podkarpacka Dolina Wodorowa. Wybuch konfliktu zbrojnego na Ukrainie tylko upewnił nas, że realizacja projektu jest konieczna – mówi w rozmowie z portalem WysokieNapiecie.pl Krzysztof Jarosz, prezes Sanockiego Przedsiębiorstwa Gospodarki Komunalnej.

SPGK powołała spółkę wodorową, odpowiedzialną za dekarbonizację całego Sanockiego Przedsiębiorstwa Gospodarki Komunalnej, w pierwszej kolejności ciepłownictwa. W mieście są dwie ciepłownie opalane węglem, jedna należy do SPGK, a druga – Sanok Rubber Company – wypowiedziała w terminie dwuletnim umowy na dostawy ciepła, więc SPGK przejmie też tych odbiorców. – Inwestujemy w kocioł biomasowy, przejściowo będziemy też korzystać z kotła gazowego, ale docelowo chcemy wykorzystywać wodór. Koncepcja zakłada postawienie fotowoltaiki, wybudowanie elektrolizerów, magazynów energii, kotła elektrodowego, pompy ciepła. Planujemy wykorzystać w systemie ciepłowniczym między innymi ciepło odpadowe z elektrolizera – wyjaśnia prezes Jarosz.

Spółka Hydro Sanok odpowiedzialna za projekt dekarbonizacji jest na etapie wyboru partnera, który obejmie 49 proc. udziałów w przedsięwzięciu. Podstawowym kryterium w przetargu jest stopień dekarbonizacji systemu ciepłowniczego oraz dostaw energii elektrycznej w gminie.

Sanok opracowuje projekt dekarbonizacji spółek komunalnych
Sanok opracowuje projekt dekarbonizacji spółek komunalnych

– Prowadzimy rozmowy ze spółką Hynfra, która miałaby być odpowiedzialna za know-how. W ramach spółki wodorowej planujemy wykonanie studium wykonalności. Dopiero po tym, jak studium wykonalności potwierdzi naszą koncepcję projektu, ogłosimy wybór inwestora długoterminowego, który dostarczy technologię i finansowanie. Mamy potwierdzenie ze strony Chugoku Electric Power, że jest zainteresowane współpracą w tym zakresie. Liczymy też na duże wsparcie pieniędzy publicznych, na przykład z funduszy unijnych – mówi Krzysztof Jarosz.

Czytaj także: Będziemy mieli wodór, czy znajdą się klienci?

Rozwiązania, które można powielać w miastach

Podobny projekt jak w Sanoku, ale na mniejszą skalę, planują Tarnowskie Góry, a partnerami miasta mają być spółki Veolia Południe, Siemens i SBB Energy. Produkcja wodoru miałaby się odbywać w elektrolizerze zasilanym OZE oraz w wyniku gazyfikacji osadów ściekowych i wykorzystaniu technologii PSA. Według szacunków produkcja wodoru na potrzeby transportu miejskiego mogłaby zacząć się w 2026 r., a dekarbonizacja ciepłownictwa – w 2028 r. Projekt mógłby być skalowalny i powielany w innych miastach.

Projekt dekarbonizacji transportu i systemu ciepłowniczego w Tarnowskich Górach
Projekt dekarbonizacji transportu i systemu ciepłowniczego w Tarnowskich Górach

Krzysztof Jarosz wskazuje jako dobry przykład niemieckie 10-tysięczne miasto Wunsiedel, gdzie we wrześniu 2022 r. Siemens uruchomił fabrykę wodoru. Miasto już niemal w 100 proc. z energii odnawialnej, pochodzącej z fotowoltaiki, farm wiatrowych i biomasy. Nadmiar energii, która nie jest od razu zużywana, trafia do magazynów, a po postawieniu przez Siemensa elektrolizera o mocy 8,75 MW, wodór, ciepło odpadowe i tlen znajdują zastosowanie w lokalnym przemyśle i transporcie.

Kotłownia przyszłości na wodór

Inną koncepcję wykorzystania wodoru ma SES Hydrogen, spółka z grupy Sescom, która pracuje nad własnym kotłem, w którym spalana byłaby mieszanka tlenu i wodoru. Proces spalania i generowania energii cieplnej ma odbywać się w szczelnym układzie bez dostępu powietrza atmosferycznego i bez emisji spalin do atmosfery. Spółka zakłada, że kocioł wodorowy będzie zasilany w paliwo (wodór) i utleniacz (tlen) pochodzące wprost z elektrolizera, napędzanego np. zieloną energią. Jeśli projekt się powiedzie, polska spółka będzie jedną z pierwszych na świecie, która posiada tę technologię.

– Projekt kotła wodorowego jest wciąż rozwijany przez SES Hydrogen i podtrzymujemy naszą gotowość do dostarczenia kotła na rynek. W drugiej połowie roku planujemy rozpocząć proces certyfikacji urządzenia – mówi Sławomir Halbryt, prezes SES Hydrogen.

Czytaj także: Polskie firmy próbują zmierzyć się z wodorem

W Śremie w Wielkopolsce SES Hydrogen podpisał z lokalnym TBS umowę o współpracy, która zakłada budowę w pełni autonomicznej kotłowni składającej się z dwóch głównych podzespołów – kotła oraz elektrolizera. Elektrolizer ma zasilać energia elektryczna wytwarzana z paneli fotowoltaicznych. Koncepcja zakłada, że do wytarzana wodoru posłuży woda deszczowa oraz oczyszczone ścieki. Uzupełnieniem systemu będzie system magazynowania wodoru. Nie ma jednak konkretów dotyczących mocy instalacji ani kosztów.

Trwają analizy…

Podobny projekt wcześniej Sescom miał realizować ze spółką Domy Drewniane w Środzie Ślaskiej. Jak się dowiedział portal WysokieNapiecie.pl, to przedsięwzięcie już nie jest aktualne. – Projekt w Środzie Śląskiej obecnie nie jest kontynuowany z przyczyn leżących po stronie inwestora. Obecnie współpracujemy z TBS w Śremie, który również przygotowuje projekt osiedla z technologią wodorową do ogrzewania. W tym projekcie trwają właśnie analizy przedsięwzięcia i parametry technologiczne instalacji ciepłowniczej będą znane po ich zakończeniu – wyjaśnia Sławomir Halbryt. Jak dodaje, technologia kotła wodorowego zdobywa także zainteresowanie w przemyśle do produkcji ciepła i pary technologicznej.

W Pile planowane jest modelowe osiedle miejskie Zielone Wzgórza, „zrównoważone pod każdym względem, o wysokim poziomie innowacyjnych rozwiązań”, samowystarczalne i zeroemisyjne. Domy będą wyposażone w OZE, energia niewykorzystana w ciągu dnia ma być magazynowana i zużywana na miejscu. Zaplanowano też miejsce dla „przyszłej siłowni wodorowej”, ale projekt dopiero powstaje i jest na etapie wielowariantowej analizy rzeczowo-finansowej, która powstaje za pieniądze unijne i budżetowe. Całe osiedle ma zostać zbudowane w ciągu dekady. Piła planuje stosować wodór w transporcie miejskim, stąd też zainteresowanie władz szerszym wykorzystaniem tego paliwa.

Czytaj także: Będziemy mieli wodór ale czy znajdą się klienci?

Wodór ze ścieków

O stosowaniu wodoru do ogrzewania można było także usłyszeć w przypadku Wałcza. Nie jest to jednak koncepcja tamtejszego Zakładu Energetyki Cieplnej, który w planach ma postawienie kotłów elektrodowych zasilanych OZE i magazynów ciepła. Miasto podpisało list intencyjny z Polską Grupą Wodorową i dotyczy on produkcji energii z osadów ściekowych, a w przyszłości – także wodoru. – Mamy w planach zbudowanie w Wałczu instalacji pirolizy osadów ściekowych i produkcji w procesie ORC energii elektrycznej, która zasili elektrolizer do produkcji wodoru. Produkcja wodoru będzie uzależniona od rozwoju jego rynku. Dodatkowo uwalniane ciepło procesowe będzie skierowane do sieci ciepłowniczej. Jesteśmy na etapie studium wykonalności, naszym rozwiązaniem potencjalnie interesuje się wiele miast, które chcą zagospodarować osady ściekowe, dla nich problematyczne – mówi w rozmowie z portalem WysokieNapięcie.pl Mikołaj Kołodziejczak, prezes Polskiej Grupy Wodorowej.

Jego zdaniem, wodór z pewnością zaistnieje na polskim rynku, na szerszą skalę za kilka lat, gdy będziemy mieli nadwyżki energii z OZE oraz punkty zużycia typu pojazdy wodorowe czy instalacje przemysłowe zasilane wodorem.

Inwestorów coraz bardziej niepokoi brak odpowiedniego wsparcia w Polsce projektów wodorowych – chodzi o dotacje i rozwiązania prawne.

wodór - nakłady inwestycyjne na inwestycje

Brakuje instrumentów wsparcia

Jeden z najbardziej innowacyjnych projektów wodorowych w Polsce przedstawiła w 2021 roku spółka Marine Energy, która starała się o dofinansowanie z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na budowę fabryki wodoru, zasilanej energią z farmy wiatrowej. Ciepło odpadowe z fabryki miało zasilać przyszłą miejską sieć ciepłowniczą. Tak jednak nie będzie.

– Zmieniliśmy koncepcję projektu w Kamieniu Pomorskim, ponieważ obecnie na polskim rynku nie ma odpowiednich instrumentów wsparcia produkcji i dalszego wykorzystania wodoru, a ograniczenia dotyczące OZE nie pozwalają w pełni wykorzystać ich potencjału. Czekamy na przyjęcie ustawy „hybrydowej” czyli przepisów o cable pooling, ponieważ mamy plan połączenia farmy wiatrowej i fotowoltaicznej i produkcji wodoru z energii słonecznej – mówi nam Paweł Adamczak, Marine Service Construction & Industrial Automation.

Spółka ma już działkę w gminie Kamień Pomorski i jest blisko podpisania umowy o wydanie warunków przyłączenia dla farmy wiatrowej o mocy 40 MW. – Okroiliśmy wcześniejszy projekt budowy fabryki produkcji wodoru, skroplonego tlenu i dwutlenku węgla oraz metanu i gazu ziemnego, a także nie planujemy już budowy sieci ciepłowniczej zasilanej ciepłem odpadowym z fabryki. Zamiast tego mamy w planach produkcję zielonego wodoru z OZE i już mamy na ten produkt odbiorcę, który zamierza sprzedawać go w Meklemburgii – wyjaśnia prezes Adamczak.

Czytaj także: Wodór wkroczy do prawa energetycznego

Projekt kosztuje ok. 100 mln zł, a więc ponad dwa razy mniej niż w pierwotnej wersji. – Co warto podkreślić, bez dotacji zwrot inwestycji w projekty wodorowe jest wydłużony, zwłaszcza że jest to nowy rynek, co niesie ze sobą liczne ryzyka. Polska musi więc rozwinąć system wsparcia projektów wodorowych, ponieważ obecnie oferowane przez NFOŚiGW pożyczki nie przystają do pomocy oferowanej w innych krajach europejskich, np. w Niemczech, niedaleko Rostocku projekt produkcji wodoru z OZE otrzymał 65 proc. bezzwrotnego dofinansowania – wskazuje Adamczak.

W ramach Krajowego Planu Odbudowy zarezerwowano 800 mln euro na dotacje do projektów wodorowych. Nie ma jeszcze decyzji, kto będzie dysponował tymi pieniędzmi.

Jak się sprawdzi wodór w domu?

Wykorzystanie wodoru do ogrzewaniu domów testuje w Europie kilka firm, głównie na rynku brytyjskim i holenderskim, gdzie ogrzewanie gazowe jest rozpowszechnione.

Pod koniec ubiegłego roku BDR Thermea Group, producent sprzętu grzewczego, zainstalował w holenderskim mieście Lochem w 12 zabytkowych domach kotły spalające wodór, dostarczany siecią gazowniczą. Pilotażowy projekt ma trwać trzy lata, podczas którego firma zbada, jak się sprawdza wodór w ogrzewaniu i podgrzewaniu ciepłej wody. Wcześniej Grupa BDR Thermea rozpoczęła testy terenowe pierwszego na świecie domowego kotła zasilanego wodorem w Rozenburgu.

W tym projekcie przebudowany rurociąg gazu ziemnego transportuje produkowany na miejscu zielony wodór do kotłowni w budynku mieszkalnym. Po trzech latach kocioł na 100 proc. wodór jest nadal w doskonałym stanie, działa nieprzerwanie i bez żadnych problemów ani utraty wydajności od czasu instalacji – podaje firma.

We wschodniej Szkocji ok. 300 domów w miejscowościach Leven, Methil i Buckhaven ma korzystać z kuchenek i bojlerów zasilanych wodorem, produkowanym w elektrolizerze przy pomocy energii z turbiny wiatrowej offshore. Projekt jest jednak opóźniony i narastają wątpliwości, czy ma sens – podał „The Guardian”. Brytyjski rząd do 2026 r. ma zdecydować, czy wodór zostanie uwzględniony w strategii jako paliwo do ogrzewania budynków.

Gorący spór o wodór w sieci

Jan Rosenow, dyrektor think tanku Regulatory Assistance Project, po porównaniu 32 badań i opracowań dotyczących ogrzewania budynków wodorem, stwierdził, że to nieefektywne, kosztowne i wymagające wielu zmian technologicznych oraz dużych zasobów rozwiązanie. Ogrzewanie zielonym wodorem wymaga 5-6 razy więcej energii (ze względu na efektywność elektrolizy i straty podczas magazynowania i transportu) niż ogrzewanie pompą ciepła zasilaną bezpośrednio energią z sieci (docelowo zieloną energią z OZE).

Z drugiej strony opracowanie z ubiegłego roku wykonane dla European Heating Industry wskazuje, że koszt całkowitej elektryfikacji ogrzewania budynków będzie większy niż dekarbonizacja przeprowadzona z wykorzystaniem wielu technologii, w tym np. urządzeń hybrydowych i „zielonego” gazu. Opracowanie przekonuje że „w godzinach szczytu systemy hybrydowe mogą całkowicie przestawić się na coraz większy udział ekologicznych paliw gazowych, nie powodując w ten sposób dodatkowego szczytowego zapotrzebowania na moc”.

Na fali licznej krytyki dotyczącej efektywności stosowania wodoru do celów ogrzewania budynków organizacja Hydrogen Europe wydała na ten temat broszurę, w której przekonuje m.in., że „wodór sprawdza się w bardzo zimnym klimacie i słabo ocieplonych budynkach”. To z kolei wywołało krytykę, jako zupełnie nieprawdziwa teza.

Temperatura dyskusji o wodorze jest bardzo gorąca. Decyzje nie będą jednak zapadać szybko, bo technologie wodorowe dla ciepłownictwa nie są jeszcze powszechnie dostępne i sprawdzone, a przede wszystkim nie są tanie. Teraz wskazał, że konieczne są dalsze prace w celu oceny racjonalności, kosztów i potencjalnych korzyści, jakie da wodór.

Kontraktów cenowych w żadnym wypadku nie można więc określić mianem „wygórowanych”, a PGG jedynie dostosowuje umowy do warunków rynkowych.
Drogi węgiel
Jeszcze kilka lat temu Unia Europejska ganiła Stany Zjednoczone za brak zaangażowania w walkę ze zmianami klimatu. Jednak teraz, gdy USA zaczęły pompować gigantyczne fundusze w zielone technologie, nad przyszłością unijnego przemysłu zaczęły gromadzić się ciemne chmury.
USA and europe trade war concept. Clashing cargo containers. 3D Render
Czy USA i UE będą zmierzać w kierunku wojny handlowej? Fot. Depositphotos
Zielone technologie rozwijają:
Elektromobilność napędza:
Państwa UE wydały na pakiety antykryzysowe 672 mld euro, ale aż 517 mld przypada na Niemcy i Francję. Unijna komisarz proponuje zmianę reguł gry
Kryzys energetyczny, unia europejska, kominy
Zielone technologie rozwijają:
Węgla dla gospodarstw domowych wciąż jest za mało. Rośnie za to góra potwornie drogich importowanych miałów dla energetyki, której nie ma gdzie spalić. Ale tę zimę jakoś przeżyjemy, pytanie co będzie z następną
zwały węgla