Raport Zielony Ład. Polska droga do wodoru

Partner raportu:

Aż 40, nierzadko przełomowych, a z pewnością ambitnych działań na rzecz gospodarki wodorowej zakłada opracowana przez resort klimatu i środowiska „Polska Strategia Wodorowa do 2030 roku”, której konsultacje właśnie się zakończyły. Wśród nich znajdziemy zarówno działania legislacyjne (np. określenie zasad funkcjonowania rynku wodoru i korzystania z infrastruktury gazowej), jak i kroki zmierzające do zapewnienia finansowania inwestycji wodorowych, działania edukacyjne czy inicjatywy bazujące na współpracy międzynarodowej. Strategia dotyczy trzech sektorów wykorzystania wodoru – energetyki, transportu i przemysłu – a także do jego produkcji, dystrybucji oraz koniecznych zmian prawnych i finansowania.

Wodór to część transformacji

Dlaczego polska gospodarka ma postawić właśnie na wodór? Zdaniem Krzysztofa Kubowa, sekretarza stanu w KPRM, strategia wodorowa jest odpowiedzią na zmiany zachodzące w europejskim i globalnym krajobrazie energetycznym, w którym obserwuje się wyścig technologiczny w zakresie innowacyjnych metod produkcji, transportu i wykorzystania wodoru. 

– Udział Polski w tym wyścigu ma strategiczne znaczenie dla przyszłości krajowego przemysłu, energetyki i transportu, które zostały wskazane w projekcie jako priorytetowe obszary wykorzystania wodoru – mówi Kubów.

Co istotne, prace nad „Polską Strategią Wodorową” wpisują się w szerszy plan działań związanych ze sprawiedliwą transformacją energetyczną, który ma pomóc w budowie zeroemisyjnego systemu energetycznego zapewniającego poprawę jakości powietrza.

– To kluczowy projekt Ministerstwa Klimatu i Środowiska, zgodny z działaniami Komisji Europejskiej i naszych partnerów w Unii Europejskiej w zakresie budowy Europejskiego Zielonego Ładu. Realizacja strategii pozwoli polskiej gospodarce wejść w nowy perspektywiczny obszar i będzie wsparciem dla rozwoju odnawialnych źródeł energii – twierdzi Ireneusz Zyska, pełnomocnik rządu ds. odnawialnych źródeł energii.

Inwestycje w rozwój technologii wodorowych są więc szansą na obniżenie emisyjności sektorów energochłonnych, przez co nie tylko przyczynią się do zrównoważonego wzrostu gospodarczego, ale również do utrzymania i przekwalifikowania pracowników w sektorach zagrożonych redukcją, co ma kluczowe znaczenie w kontekście wychodzenia z kryzysu związanego z COVID-19 i wyzwaniami transformacji energetycznej. 

Dlaczego właśnie wodór

Zacznijmy od krótkiego wyjaśnienia, dlaczego zarówno Polska, jak i cała Unia Europejska wiążą z wodorem jako nośnikiem energii tak wielkie nadzieje. Po pierwsze, wodór ma wysokie ciepło spalania i dużą gęstość energii, wielokrotnie większą niż gęstość energetyczna paliw konwencjonalnych, jak benzyna, olej napędowy czy węgiel kamienny. 

Po drugie, wykorzystanie wodoru nie powoduje bezpośredniej emisji gazów cieplarnianych (jedynym produktem jego spalania w powietrzu lub ogniwie paliwowym jest para wodna). Można go także produkować z prądu i z powrotem zamieniać na prąd w ogniwach paliwowych. 

To plusy. Do minusów należy fakt, że pierwiastek ten praktycznie nie występuje na Ziemi w stanie wolnym, przez co nie można go pozyskać jako paliwa, ale trzeba wytworzyć przy użyciu niemałej energii. Służy do tego wiele metod, np. elektroliza wody, przetwarzanie ropy naftowej, konwersja tlenku węgla z parą wodną czy katalityczny rozkład wody. Obecnie główną metodą produkcji wodoru jest przetwarzanie ropy naftowej. Jednak ze względu na powstawanie w tym procesie dwutlenku węgla wytworzony tzw. szary wodór nie może być uznany za czysty nośnik energii. 

Inaczej jest w przypadku elektrolizy wody, która jest wprawdzie bardzo energochłonnym procesem, ale daje czysty, tzw. zielony wodór. Energochłonność elektrolizy powoduje, że jest ona opłacalna jedynie wtedy, gdy użyjemy energii z OZE (np. elektrowni słonecznych czy wiatrowych). Stąd konieczność sytuowania elektrolizerów, czyli instalacji, które pozwalają przenieść energię elektryczną w wodór, w pobliżu takich farm. Ma to jednak i tę zaletę, że wytworzony wodór posłuży do magazynowania nadwyżek energii. Jak bowiem czytamy w Strategii: „wodór może pełnić rolę magazynu energii, w tym wytworzonej z OZE i dzięki temu uczestniczyć w zwiększaniu możliwości integracji OZE w systemie energetycznym. Wodór i jego pochodne to więc perspektywiczne magazyny energii”. A to z kolei oznacza, że niezbędnym uzupełnieniem morskiej energetyki wiatrowej powinna być gospodarka wodorowa. 

Autostrada wodoru

Do niedawna Polska nie mogła się pochwalić istotnym udziałem energii z OZE niezbędnej w gospodarce wodorowej. To się jednak wkrótce zmieni za sprawą m.in. budowanych na Bałtyku morskich farm wiatrowych, które będą eksploatowane w Polsce od 2025 r. i odegrają jedną z kluczowych ról w dążeniu do osiągnięcia neutralności klimatycznej. Ich moc zainstalowana wyniesie ok. 5,9 GW w 2030 r. i 8–11 GW w 2040 r.  

– Chcielibyśmy, żeby gospodarka wodorowa była takim kołem napędowym dla polskiej transformacji energetycznej. W dyskusji z naszymi partnerami przedstawiliśmy propozycję, aby w Polsce powstało między 2 a 4 tys. MW elektrolizerów. Również chcielibyśmy podjąć kwestię transportu wodoru w Polsce, połączenia polskich sieci transportu z innymi państwami europejskimi, żeby stworzyć nową szkieletową sieć transportu wodoru w Unii Europejskiej i naszym kraju – mówił niedawno minister klimatu i środowiska Michał Kurtyka. 

Co te plany konkretnie oznaczają? Że w Polsce mogłaby powstać autostrada wodorowa, z północy na południe, czyli z tego miejsca, gdzie będzie produkowany wodór do regionów południowych, gdzie mamy największe zagęszczenie przemysłu i ludzi, i gdzie wodór mógłby zostać skonsumowany. Podobne inwestycje planują Niemcy i Holandia. 

Na taką autostradę, zbudowaną głównie dzięki środkom unijnym z budżetu Europejskiego Zielonego Ładu, musimy jednak jeszcze trochę poczekać, ponieważ do jej powstania konieczny jest szereg opisanych w Strategii działań – w pierwszej kolejności legislacyjnych. Priorytetem jest więc stworzenie regulacji, które usuną bariery rozwoju rynku wodoru i zachęcą do zwiększania wykorzystania OZE na potrzeby elektrolizy. Do tego konieczne są zmiany aktów prawnych, takich jak chociażby Ustawa Prawo Energetyczne, która obecnie nie definiuje pojęcia wodoru, przez co nie jest jasne, czy może być użyty jako paliwo gazowe. Czy inna ustawa, o Odnawialnych Źródłach Energii, która nie definiuje ani nie obejmuje regulacji dotyczących wodoru. Co ważne, rządzący chcą nie tyle znowelizować długą listę istniejących już ustaw, co zamierzają wprowadzić nową – Prawo wodorowe – która w jednym dokumencie kompleksowo ureguluje rynek wodoru.

W stronę gospodarki wodorowej

Dziś Polska plasuje się na piątej pozycji globalnego rankingu producentów wodoru, jest to jednak tzw. szary wodór. Na razie nasz udział w produkcji opartej na procesie elektrolizy wody jest znikomy. Żeby to zmienić konieczny jest rozwój instalacji elektrolizerów, sieci dystrybucji wodoru, w tym powstanie stosownej infrastruktury przesyłowej i transportowej, magazynów wodoru, infrastruktury tankowania, produkcji ogniw paliwowych wykorzystywanych w energetyce, ciepłownictwie, transporcie i innych sektorach gospodarki. 

Dlatego tak ważne jest zaangażowanie w tworzenie gospodarki wodorowej polskich firm zarówno tych państwowych, jak i prywatnych. Szczególnie, że – jak czytamy w Strategii – podstawowym działaniem zmierzającym do jej realizacji będzie zawarcie kontraktu branżowego. To rodzaj „porozumienia wodorowego”, które posłuży jako plan wykonawczy z listą długofalowych działań na rzecz rozwoju nowej branży, do realizacji których zobowiążą się podmioty publiczne i prywatne. Za takie zobowiązanie uznać można podpisany 7 lipca 2020 r. „List intencyjny o ustanowieniu partnerstwa na rzecz budowy gospodarki wodorowej”. Po stronie podmiotów publicznych podpisał się resort klimatu i środowiska. Wśród sygnatariuszy znaleźli się przedstawiciele takich firm, jak: PKN Orlen, PGNiG, PKP Energetyka, Grupy Azoty, Tauron czy Lotos. Część z nich już teraz ma do czynienia z wodorem, jak choćby Grupa Azoty, która jest liderem produkcji tego gazu w Polsce. Jej udział w rocznej krajowej produkcji wodoru wynoszącej ok. 420 tys. t tego surowca szacowany jest na ok. 42 proc. 

Inne, wytwarzające wodór firmy, to: Grupa Lotos, z udziałem w rynku ok. 14 proc., (produkcja ok. 145 tys. t rocznie), PKN Orlen, z udziałem ok. 14 proc., (ok. 145 tys.  t rocznie), Jastrzębska Spółka Węglowa, z udziałem ok. 7 proc., (ok. 75 tys. t rocznie) i inni (w sumie 23 proc.). To stan na dziś, bo w planach tych firm jest więcej inwestycji wodorowych. I tak np. PKN Orlen do końca 2021 r. wybuduje we Włocławku hub wodorowy, który docelowo będzie mógł wytwarzać do 600 kg doczyszczonego wodoru na godzinę. W ramach inwestycji powstanie instalacja produkująca wodór w jakości paliwa transportowego, infrastruktura logistyczna, a także stacje tankowania. Paliwo, na pierwszym etapie dystrybucji, będzie przeznaczone przede wszystkim dla transportu publicznego i towarowego. Koncern podpisał już kilka porozumień z samorządami będącymi potencjalnymi odbiorcami wodoru.

Z kolei PGNiG realizuje szereg projektów o charakterze badawczo-rozwojowym. Koncern rozpoczął już badania nad możliwością magazynowania i transportu wodoru przy wykorzystaniu sieci gazu ziemnego. W ramach projektu o nazwie InGrid – Power to Gas w oddziale spółki w Odolanowie powstaje instalacja, w której w 2022 r. ma się rozpocząć produkcja zielonego wodoru oraz badanie możliwości jego przesyłu w mieszance z gazem ziemnym. W maju 2020 r. spółka ogłosiła badawczy program wodorowy PGNiG: „Wodór – Czyste Paliwo dla Przyszłości (Hydrogen – Clean Fuel for the Future)”, na który składa się kilka projektów. W najbliższych latach na prace badawcze związane z tym programem PGNiG planuje wydać ponad 40 mln zł. – Rozwój sieci przesyłu i dystrybucji wodoru jest jednym z kilku priorytetów rządowej strategii. Nie ma wątpliwości, że kluczową rolę w jego realizacji może odegrać Grupa Kapitałowa PGNiG. Dysponujemy największą w Europie, liczącą ponad 190 tys. km, siecią dystrybucji gazu. Mamy również doświadczenie w eksploatacji i budowie wielkoskalowych magazynów gazu, które mogą być wykorzystane przy budowie kawern przeznaczonych do magazynowania wodoru – mówi Arkadiusz Sekściński, wiceprezes PGNiG ds. rozwoju. – Trudno mówić o rozwoju rynku wodoru bez możliwości jego dystrybucji i magazynowania, w szczególności na dużą skalę. Chcemy być jednym z filarów gospodarki wodorowej w Polsce, współpracując w tym obszarze z innymi firmami, które dołączyły do zainicjowanego przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska partnerstwa na rzecz jej budowy – dodaje Sekściński

Na wodór stawia także Lotos, który już w kwietniu 2018 r. podpisał list intencyjny z władzami miasta Gdyni w zakresie dostarczania wodoru do zasilanych nim autobusów. A we współpracy z Polskimi Sieciami Elektroenergetycznymi chce uruchomić projekt badawczo-rozwojowy dotyczący elektrolizerów i ich integracji w rynku energii. Dzięki temu Lotos pozyskałby elektrolizery konieczne do produkcji zielonego wodoru i współpracujące z instalacjami OZE, jak elektrownie wiatrowe.

Wspominając o zaangażowaniu sektora prywatnego nie sposób pominąć faktu, że Polska ma także znaczący potencjał naukowo-badawczy w dziedzinie technologii wodorowych. Mamy specjalistów w zakresie wszystkich zagadnień dotyczących konstrukcji ogniw paliwowych i elektrolizerów, a polskie zakłady chemiczne mają wieloletnie doświadczenie w zakresie produkcji, dystrybucji, magazynowania oraz zużycia wodoru. To dobry prognostyk dla rozwoju polskiej gospodarki wodorowej. 

-----------------------------------------------------------

Strategie wodorowe innych krajów

Holandia

Z opublikowanej 6 kwietnia 2020 r. „Strategii Wodorowej” wynika, że rząd Holandii planuje rozwój produkcji wodoru z elektrolizerów w skali 500 MW zainstalowanej mocy do 2025 r. oraz 3–4 GW do 2030 r. Określono także cele w zakresie transportu: budowa 50 stacji tankowania, eksploatacja 15 tys. pojazdów wodorowych do 2025 r. oraz 300 tys. pojazdów wodorowych do 2030 r. Holandia planuje też wykorzystanie dodatków paliw syntetycznych wytworzonych za pomocą zdekarbonizowanego wodoru w lotnictwie. Zapowiedziano również wprowadzenie dodatkowych zasad bezpieczeństwa eksploatacji wodoru, utworzenie propozycji procedur i standardów związanych z bezpieczeństwem produkcji, przesyłu i magazynowania.

Niemcy

W przyjętej 10 czerwca 2020 r. Strategii wodorowej uznano ostatecznie zielony wodór, pozyskiwany z elektrolizy wody za pomocą energii elektrycznej z OZE, za jedyne rozwiązanie, które odpowiada potrzebom zrównoważonego rozwoju w długiej perspektywie, dlatego jego wytwarzanie będzie szeroko wspierane. Głównymi celem w tym zakresie jest osiągnięcie od 5 GW mocy elektrolizy w 2030 r. do 10 GW w 2040 r. Ma to przełożyć się na produkcję 14 TWh wodoru rocznie. W celu wsparcia produkcji i podniesienia konkurencyjności zielonego wodoru rząd federalny proponuje m.in. zwolnienie operatorów elektrolizerów z opłaty OZE, która odpowiada za jedną piątą cen energii elektrycznej w Niemczech. Poza tym przewiduje się wsparcie finansowe inwestycji zarówno w zakup, jak i eksploatację elektrolizerów, a także rekompensatę producentom stali strat wynikających ze stosowania wodoru zamiast węgla. W sektorze transportu zaplanowano m.in. dopłaty do zakupu pojazdów wodorowych.

Francja

1 czerwca 2018 r. Francja zaprezentowała swój „Plan rozwoju wodoru na potrzeby transformacji energetycznej”. Następnie 8 września 2020 r. opublikowano ambitną „Narodową strategię rozwoju zdekarbonizowanego wodoru”, która zwięźle określa budżet, cele, priorytety i działania dla rozwoju wodoru z OZE i atomu. Wskazano także budżet – 7 mld euro do 2030 r. Celem jest instalacja wystarczającej mocy elektrolizerów, aby wesprzeć dekarbonizację gospodarki, czyli 6,5 GW w 2030 r. Planuje się także rozwój transportu wodorowego, w szczególności w segmencie transportu ciężkiego, aby obniżyć emisje dwutlenku węgla w 2030 r. o 6 Mt. Francuski rząd planuje także rozwój przemysłu wodorowego, który zapewni między 50 a 150 tys. miejsc pracy.