Zielony wodór – przyszłość energetyki

Technologie wodorowe szybko zyskują na znaczeniu i obejmują różnorodne rozwiązania, które umożliwiają produkcję, magazynowanie oraz wykorzystanie wodoru w wielu sektorach. Wśród dostępnych technologii najważniejsza jest elektroliza, która, zasilana energią odnawialną, produkuje zielony wodór, czyli wodór wytworzony bez emitowania dwutlenku węgla. Inną znaną już technologią są ogniwa paliwowe, które przekształcają wodór w energię elektryczną, co pozwala na bezemisyjne zasilanie pojazdów, budynków oraz zakładów przemysłowych.

Rozwijane są technologie umożliwiające bezpieczne przechowywanie wodoru w dużych ilościach, zarówno w postaci gazowej, jak i ciekłej. Równocześnie trwają prace nad rozbudową infrastruktury, w tym sieci dystrybucji i stacji tankowania wodoru. Inwestycje w te technologie mają na celu nie tylko dekarbonizację, ale także poprawę bezpieczeństwa energetycznego i rozwój gospodarek opartych na odnawialnych źródłach energii.

,,Wodór ma szansę stać się filarem przyszłości energetycznej, zwłaszcza w transporcie publicznym i ciężkim, gdzie inne technologie dekarbonizacyjne mają ograniczone zastosowanie. Jego wszechstronność oraz zdolność do magazynowania energii odnawialnej sprawiają, że wodór może wypełnić luki tam, gdzie energia elektryczna z sieci nie jest wystarczająca. Kluczowe będą jednak inwestycje w rozwój infrastruktury oraz dalsze prace nad optymalizacją kosztów produkcji. Na razie ta technologia jest za droga, aby została szeroko rozpowszechniona.” - komentuje dr Piotr Danielski, Dyrektor ds. Technicznych w DB Energy.

Oprócz zielonego wodoru, który jest wytwarzany przy użyciu energii odnawialnej, istnieją inne rodzaje wodoru, różniące się głównie sposobem produkcji oraz wpływem na środowisko. Szary wodór powstaje poprzez reforming parowy gazu ziemnego, czyli proces, który generuje znaczne ilości dwutlenku węgla (CO₂). Jest to obecnie najczęściej stosowana metoda produkcji wodoru, choć ma wysoki ślad węglowy. Niebieski wodór jest produkowany w podobny sposób jak szary, jednak emisje CO₂ są wychwytywane i magazynowane, co ogranicza negatywny wpływ na klimat. Z kolei brązowy wodór wytwarzany jest z węgla, co powoduje emisję dużych ilości zanieczyszczeń. Każdy z tych rodzajów wodoru oferuje inne korzyści technologiczne, jednak to zielony wodór jest uznawany za najbardziej zrównoważone rozwiązanie w kontekście ochrony środowiska.

Czym jest zielony wodór?

Zielony wodór to wodór produkowany w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii pochodzącej wyłącznie z odnawialnych źródeł, takich jak energia wiatru, słońca czy wody. W tym procesie, energia elektryczna rozdziela wodę (H₂O) na wodór (H₂) i tlen (O₂). Kluczowym elementem, który odróżnia zielony wodór od innych rodzajów wodoru (szary, niebieski), jest fakt, że produkcja zielonego wodoru nie generuje żadnych emisji dwutlenku węgla (CO₂). Dzięki temu zielony wodór stanowi najbardziej ekologiczne rozwiązanie wśród technologii wodorowych, wpisując się w globalne cele związane z neutralnością klimatyczną. 

Jak powstaje zielony wodór?

Proces produkcji zielonego wodoru opiera się na elektrolizie, która jest technologią znaną od lat, jednak w kontekście energetyki wodorowej zyskuje na znaczeniu. Kluczowe etapy produkcji zielonego wodoru to:

• Elektroliza wody

Proces polega na rozdzielaniu cząsteczek wody (H₂O) na wodór i tlen przy pomocy prądu elektrycznego. W przypadku zielonego wodoru, ten prąd pochodzi z odnawialnych źródeł energii, co czyni cały proces zeroemisyjnym.

• Odzyskiwanie wodoru

Wodór powstający w procesie elektrolizy jest gromadzony, oczyszczany i przechowywany w odpowiednich zbiornikach.

• Wykorzystanie energii odnawialnej

Ważnym elementem jest źródło energii elektrycznej wykorzystywanej do elektrolizy. Zielony wodór powstaje wyłącznie wtedy, gdy ta energia pochodzi ze źródeł odnawialnych, takich jak farmy wiatrowe, elektrownie słoneczne czy hydroelektrownie.

Zalety zielonego wodoru

Zielony wodór ma wiele korzyści, które mogą przyczynić się do zrównoważonego rozwoju energetycznego oraz dekarbonizacji sektora przemysłowego:

• Zeroemisyjność - w przeciwieństwie do tradycyjnych źródeł energii, produkcja zielonego wodoru nie generuje emisji CO₂, co czyni go kluczowym elementem w walce z globalnym ociepleniem.
• Magazynowanie energii - zielony wodór może służyć jako nośnik energii, umożliwiając magazynowanie nadwyżek energii odnawialnej (np. wiatrowej czy słonecznej) i jej późniejsze wykorzystanie.
• Rozwój gospodarki - inwestycje w technologie wodorowe wspierają rozwój gospodarki zeroemisyjnej, tworzą nowe miejsca pracy i wzmacniają bezpieczeństwo energetyczne.

Wyzwania związane z zielonym wodorem

Choć zalety zielonego wodoru są niepodważalne, istnieje również szereg wyzwań, które należy pokonać, aby technologia ta mogła być szeroko wdrożona na skalę przemysłową:

• Wysokie koszty produkcji - obecnie zielony wodór jest znacznie droższy w produkcji niż tradycyjnie wytwarzany wodór (np. szary lub niebieski). Wynika to z kosztów instalacji elektrolizerów oraz wymagań dotyczących energii odnawialnej, a także sprawności urządzeń do tego wykorzystywanych.
• Infrastruktura - wprowadzenie zielonego wodoru na masową skalę wymaga rozbudowy infrastruktury magazynowania i transportu, która w wielu krajach, tak jak w Polsce, jest jeszcze w fazie głębokiego rozwoju.
• Efektywność energetyczna - proces elektrolizy wymaga dużych ilości energii, co może stanowić wyzwanie w sytuacjach, gdy dostęp do taniej energii odnawialnej jest ograniczony.
• Skalowalność - aby zielony wodór mógł odegrać istotną rolę w dekarbonizacji, konieczne są inwestycje na dużą skalę.

Zastosowanie technologii wodorowych

Wodór znajduje zastosowanie w wielu sektorach, co czyni go technologią uniwersalną, zdolną do wsparcia globalnych dążeń do redukcji emisji w przypadku wytwarzania go za pomocą OZE. Oto najważniejsze obszary, w których zielony wodór może być wykorzystywany:

• Transport

Wodór może być wykorzystywany do zasilania pojazdów wyposażonych w ogniwa paliwowe, co pozwala na bezemisyjne funkcjonowanie samochodów, ciężarówek i autobusów. Wykorzystanie wodoru w transporcie ciężkim jest szczególnie obiecujące, ponieważ baterie litowo-jonowe są mniej efektywne w takich zastosowaniach.

• Technologie wodorowe w przemyśle

W wielu procesach przemysłowych, zwłaszcza w przemyśle stalowym, chemicznym czy rafineryjnym, wodór może w części zastąpić paliwa kopalne, zmniejszając emisję gazów cieplarnianych.

• Wodór w energetyce

Zielony wodór może być stosowany jako magazyn energii, umożliwiając stabilizację dostaw energii z odnawialnych źródeł. Dzięki niemu można zniwelować wahania w produkcji energii z OZE i zapewnić jej stabilność.

Podsumowując, wodór to technologia o ogromnym potencjale, która może odegrać kluczową rolę w transformacji energetycznej i dekarbonizacji przemysłu. Jego produkcja z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii stanowi ważny krok w kierunku osiągnięcia globalnych celów klimatycznych. Jednak, aby w pełni wykorzystać możliwości, jakie daje wodór, konieczne jest pokonanie szeregu wyzwań, takich jak bardzo wysokie koszty produkcji oraz brak rozwiniętej infrastruktury, co będzie wymagało olbrzymich nakładów finansowych. Dla firm przemysłowych, które chcą wprowadzać innowacje i inwestować w zrównoważony rozwój, technologie wodorowe mogą stać się jednym z narzędzi w dążeniu do zeroemisyjności. Warto obserwować rozwój tego sektora i rozważyć wprowadzenie zielonego wodoru do swojej przyszłej strategii energetycznej.