Nie, to nie żart. Sam się przekonałem, że część społeczeństwa nie wie, że samochód wodorowy to pojazd elektryczny. Różnica polega na tym, że czerpie energię powstałą z syntezy wodoru, zamiast z naładowanych akumulatorów. I tu od razu ważna informacja: musi to być czysty wodór. Zdania typu: mamy go pełno wokół siebie, najczęściej występujący pierwiastek czy „w kopalniach jest tego pełno”, włóżmy między bajki. Jedną z głównych przeszkód w upowszechnieniu tego paliwa jest właśnie otrzymanie „czystego” paliwa.

Aktualnie przeszło 90 proc. produkcji przemysłowej wodoru na świecie odbywa się metodą reformingu gazu ziemnego, czyli reakcji wykorzystującej metan i parę wodną. A produktem ubocznym tego procesu jest… dwutlenek węgla CO2. Jednakże za tą metodą przemawia niski koszt.

Czysty wodór można też otrzymać poprzez elektrolizę wody. To prosty, aczkolwiek energochłonny sposób. Aby otrzymać 1 kg wodoru, potrzebne jest 40-60 kWh. Nasze lodówki zużywają średnio od 200 do 450 kWh rocznie (w zależności od wielkości). Aby elektroliza była opłacalna i ekologiczna, do pozyskiwania czystego wodoru tą metodą powinniśmy wykorzystywać odnawialne źródeł energii. Spełnia też wówczas surowe normy klimatyczne.

To „zielony wodór” otrzymywany przez elektrolizę wody, gdy cała energia elektryczna do tego użyta pochodzi ze źródeł odnawialnych (np. wiatr lub słońce). O „niebieskim wodorze” powiemy, jeśli wyprodukowano go bez powstawania dodatkowej emisji CO2 (np. z energii jądrowej). Otrzymywanie czystego wodoru metodami tradycyjnymi (z emisją CO2) pozwala nazwać go „szarym”.

Europejskimi liderami w produkcji wodoru są Niemcy i Holandia. Polska zajmuje obecnie 3. miejsce. Wielkość naszej produkcji to ok. 1,3 mln ton/rok. Wodór produkują u nas głownie duże zakłady przemysłowe na własne potrzeby.

Australia i Japonia eksperymentują z pozyskiwaniem wodoru z węgla kamiennego lub brunatnego. Z 1 tony węgla brunatnego można uzyskać ok. 50 kg wodoru, zaś kamiennego ponad 160 kg. Na przyszłość, obok czynnika ekologicznego, najważniejszy będzie oczywiście koszt uzyskania 1 kg wodoru.

Otrzymany, czysty wodór musi być gdzieś zmagazynowany. To drugi, istotny element wykorzystywania tego pierwiastka jako paliwa. Można go przechowywać w stanie gazowym lub ciekłym. Jako gaz może być magazynowany pod wysokim ciśnieniem (200 do 800 barów). Przy ciśnieniu 700 barów, wodór stanowi zaledwie 12 proc. masy zbiornika. Stąd efektywność takiego rozwiązania jest bardzo niska. Ciężki zbiornik z niewielką ilością paliwa.

Lekkie, kompozytowe zbiorniki na wodór są bardzo drogie i dopiero przechodzą etap eksperymentów i prototypów. Lepszą kompresję wodoru uzyskamy, obniżając jego temp. w przedziale od –120 do niespełna –200 °C. Jednak to dodatkowy koszt, podobnie jak utrzymanie tej temperatury w zbiorniku. Prezes Polskiej Unii Transportu Leszek Luda sceptycznie podchodzi do rychłego upowszechnienia wodoru: Cysterna do przewozu wodoru waży 23 tony i może zabrać 380 kilogramów. Ciężarówka spala 8 kilogramów na 100 kilometrów. O czym więc tu dzisiaj mówić…

Podobnie ma się sprawa z ciekłym wodorem, który można przechowywać w temp. ok. –250 °C do –240 °C. Tu też występuje problem, a raczej koszt oziębienia i utrzymania tej temperatury. Dodatkowo, straty płynnego wodoru w zbiorniku wynoszą 1-3 % dziennie.

Zatankowanie pojazdu wodorem nie trwa długo, około 3 do 5 minut. Samochód osobowy potrzebuje około 70 l benzyny, aby przejechać 500 km. Do przebycia tego samego dystansu potrzeba 184 l skroplonego wodoru lub 650 l sprężonego (250 atm) wodoru w temp. 20 °C.

Ministerstwo Klimatu i Środowiska pod koniec sierpnia 2021 r. ogłosiło plan wykorzystania wodoru w najbliższych latach. 2 listopada 2021 r. Rada Ministrów przyjęła dokument. „Jest dokumentem strategicznym, który określa główne cele rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce i kierunki interwencji, jakie są pożądane dla ich osiągnięcia” – czytamy we wstępie i dalej: „W polskich warunkach geograficznych i pogodowych szacuje się, że produkcja odnawialnego wodoru najszybciej osiągnie rentowność przy wykorzystaniu energii elektrycznej z morskich farm wiatrowych, jednocześnie potencjalnie zwiększając konkurencyjność morskiej energetyki wiatrowej. Pozyskiwanie odnawialnego wodoru w efektywny sposób zbilansuje produkcję energii elektrycznej pozyskiwanej z farm fotowoltaicznych (zwłaszcza wielkoskalowych), multiplikując potencjał szybko rosnącego sektora inwestycji PV… Morskie farmy wiatrowe charakteryzują się stosunkowo wysokim współczynnikiem efektywności działania w ciągu roku (tzw. Capacity Factor), która w polskiej strefie Morza Bałtyckiego oscyluje w granicach 45-50 %”.

Wg tego planu, w 2025 r. ma jeździć w kraju od 100 do 250 autobusów napędzanych wodorem, zaś w 2030 r. od 800 do 1 000. Są też śmiałe plany: „Powstanie co najmniej 5 dolin wodorowych będących centrami doskonałości w procesie wdrażania gospodarki wodorowej, integracji sektorów, transformacji klimatycznej przemysłu oraz budowie infrastruktury”. Ma się to stać do 2030 r.

Raport „Zielony wodór z OZE w Polsce 2021” przewiduje cenę w przyszłości: „Dalszy rozwój technologiczny oraz coraz większe upowszechnienie wodoru będzie mieć wpływ na obniżenie jego rynkowej ceny. Przyjmuje się, że koszt wytworzenia wodoru z elektrolizy przy użyciu energii z OZE (odnawialne źródła energii – przyp. autora) zrówna się w Polsce z kosztem wodoru z reformingu parowego metanu po 2030 r. Ogólnoświatowe prognozy są w tym aspekcie bardzo optymistyczne, sugerując cenę ok. 1,5 $ za 1 kg wodoru pochodzącego z elektrolizy w 2040 r., oraz zakładając nawet cenę 1 $ za 1kg w 2050 r.”.

Już kilka lat temu, w 2015 r. Toyota przedstawiła w ITS w Warszawie model Mirai – swój pierwszy samochód osobowy, napędzany wodorem. Zatankowany w Berlinie, do stolicy przywieziony na lawecie. Pokazano przy okazji stację tankowania, zaprezentowano zalety i wady tego paliwa.

W połowie 2021 r. zaprezentowano pierwszy raz w Polsce wodorowy pociąg Coradia iLint. Jego głównym przeznaczeniem mają być niezelektryfikowane szlaki kolejowe w Europie (stanowią nadal około 46 %. Pociąg został wyposażony w innowacyjne rozwiązania takie jak technologia czystej konwersji energetycznej, systemy efektywnego dostarczania i magazynowania energii w bateriach oraz inteligentnego zarządzania mocą napędową i dostępną energią. Mierzący 96,7 m skład osiąga prędkość maksymalną 140 km/h, zabiera do 300 pasażerów i ma zasięg – do 1 000 km po jednym tankowaniu wodoru.

W Koninie będzie jeździł pierwszy w Polsce autobus miejski, napędzany wodorem. Obecnie miasto szuka dostawcy tego paliwa. Czekamy na premierę pierwszego, polskiego autobusu wodorowego.

Koszt paliwa pojazdu wodorowego jest wyższy, niż analogicznego pojazdu spalinowego. Cena 1 kg wodoru na stacji u naszych zachodnich sąsiadów to 9,5 – 10 €. 12-metrowy autobus miejski Solaris Urbino 12 Hydrogen zużywa ok. 8 – 10 kg H / 100 km. Zaś osobowa Toyota Mirai 1 – 1,2 kg H/100 km. Jak w przypadku pojazdów spalinowych, są to wartości przybliżone, na które ma wpływ wiele czynników.

Na styczniowej konferencji EEC Trends w Warszawie, Wiceprezes Zarządu ds. Inwestycji i Innowacji Grupy Lotos Jarosław Wróbel powiedział m.in.: Musimy biznesowo znaleźć sposób, żeby (rozwiązania oparte – red.) na wodorze pokazać klientom i dać im szansę w realizowaniu innych ich potrzeb. Wtedy ta wyższa cena będzie zaakceptowana przez rynek i będzie realna możliwość rozwoju sektora wodorowego. Prezes ocenił, że prawdziwa rewolucja wodorowa może być wdrożona w dekadzie 2030- 2040.

Z kolei Prezes Zarządu ZE PAK Piotr Woźny tak ocenia obecną sytuację: Tworzymy w Polsce system regulacyjny, wspierający produkcję zielonego wodoru. Na podstawie moich obserwacji konsumentów, mogę się posłużyć przykładem fotowoltaiki. Polaków zachęciło do zainwestowania w nią nie to, że możemy być nowocześni i proklimatyczni, ale po prostu zrozumieli, że minie 6-7 lat, i ta inwestycja się zwróci.

Wspomniana wyżej Strategia Wodorowa powinna być zaczątkiem do tworzenia odpowiednich zachęt i metod wsparcia dla wodoru jako paliwa. Prezes ZE PAK mówił o fotowoltaice, a przecież dobrym przykładem są instalacje LPG, które Polacy zaczęli kupować jeszcze pod koniec ub. wieku. Tańsze koszty paliwa ich do tego skłoniły. Pojawiły się kalkulacje, ile km trzeba przejechać, aby montaż instalacji się zwrócił.

W raporcie „Zielony wodór z OZE w Polsce 2021”, jego autorzy (jest to praca zbiorowa kilkunastu osób) piszą: „Osiągnięcie neutralności klimatycznej Europy, w tym Polski nie będzie możliwe bez wprowadzenia na szeroką skalę technologii wykorzystania wodoru w energetyce, gazownictwie, transporcie oraz przemyśle.

Aby jednak wodór spełnił swoje zadanie w procesie dekarbonizacji europejskich gospodarek konieczne jest zapewnienie dostępu do bezemisyjnych technologii jego wytwarzania. W polskich warunkach kluczową rolę w produkcji czystego wodoru powinny odegrać przede wszystkim źródła odnawialne, których praca dzięki właściwościom wodoru pozwalającym na magazynowanie energii będzie w jeszcze lepszy sposób stabilizować Krajowy System Elektroenergetyczny”.

Prezes Zarządu BOŚ Wojciech Hann tak widzi szybką możliwość wykorzystania wodoru, jako paliwa: Transport szynowy i transport publiczny. Tu już za rok, dwa może dojść do szybkiego pojawienia się wodoru. Także przemysł. Przecież są już na świecie stalownie, które wykorzystują wodór do produkcji stali – mówił na Konferencji EEC Trends.

Powszechność występowania wodoru skłania do kolejnych badań, projektów, budowy prototypów i gotowych rozwiązań. W cytowanej Polskiej Strategii Wodorowej jest podana kwota 11 mld zł na rozwój tego paliwa w naszym kraju. Nie jest to dużo, biorąc pod uwagę inne obietnice obecnego rządu. Jednak od razu przychodzi na myśl polska elektrownia jądrowa, o której słyszymy od tylu lat.

A konkretnego planu wciąż nie ma. Czekamy na kolejne rozwiązania. Być może okażą się bardziej efektywne i łatwiejsze w realizacji. Klimatyczna neutralność jest na pewno ważna. Pojazd wodorowy, zamiast szkodliwych spalin, wydziela tylko parę wodną. To porównanie brzmi jednoznacznie. Nie zapominajmy jednak, że para wodna jest gazem cieplarnianym, którego też nasze środowisko nie lubi…

Więcej w magazynie – TUTAJ

Zdjęcia: Alstom, Toyota, Solaris