Wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy wody. W przypadku, w którym proces ten jest zasilany energią odnawialną, powstaje tzw. wodór zielony. Z tego powodu niektórzy tak uzyskany wodór nazywają też wodorem odnawialnym.
Elektroliza wody polega na rozkładzie wody (H2O) na tlen (O2) i wodór (H2) pod wpływem bezpośredniego działania prądu wytwarzanego przy użyciu energii z OZE, takich jak energia słoneczna, wiatrowa lub wodna. Proces wytwarzania tego paliwa może zachodzić również podczas biochemicznego przekształcania biomasy (reforming biogazu).
Ogólna efektywność procesu wytwarzania zielonego wodoru waha się w zależności od zastosowania technologii ogniw, ale sięga 50-60 proc. Do wyprodukowania kilograma zielonego wodoru potrzeba ok. 9 l wody i ok. 50 kWh energii elektrycznej. Elektroliza wody w temperaturze pokojowej jest nieopłacalna, bo zakłada zbyt duże zużycie energii. Natomiast przy dostępie do ciepła o temperaturze 1 tys. st. C bilans elektrolizy staje się atrakcyjny, bo zużywa relatywnie mało energii.
Zgodnie z rządowymi szacunkami z 2022 r. teoretyczny koszt produkcji zielonego wodoru z energii powstającej w farmach wiatrowych w Polsce wynosi 27 zł (6 euro)/kg wodoru. Ze względu na to, że przeciętny samochód osobowy ma zużywać około 0,93 kg wodoru na 100 km, koszt zasilania go paliwem przekłada się, po doliczeniu wydatków na dostarczenie wytworzonego paliwa do aut, na kwotę 25 zł na 100 km podróży autem.
Dobra pozycja Polski
Jak dotąd produkcja wodoru prowadzi do uzyskania wodoru „niebieskiego” (sekwestracja z gazu ziemnego), „szarego (wykorzystywanie metanu), a ostatnio „zielonego” (elektroliza). Obecnie na świecie produkuje się najwięcej wodoru szarego, bo koszty jego produkcji są relatywnie najniższe.
Polska ma zdaniem ekspertów dobrą pozycję wyjściową u progu rewolucji wodorowej. Z jakich powodów? Przez wiele lat była przecież wiodącym producentem i konsumentem „szarego” wodoru w Europie wykorzystywanego głównie w przemyśle. Nasz kraj zajmuje 5. miejsce na świecie i 3. w UE pod względem produkcji szarego wodoru, wytwarzanego w procesie reformingu gazu ziemnego lub w ramach rafinacji ropy naftowej.
W dobie transformacji energetycznej i Zielonego Ładu szary wodór ma być zastąpiony zielonym. Realizacja ambitnego planu wodorowego stanowi duże wyzwanie finansowe i organizacyjne. Niemniej w warunkach polskich zadanie to jest o wiele łatwiejsze, niż gdyby trzeba było tworzyć od podstaw popyt na wodór w sektorach, które dotychczas nie korzystały z tego paliwa.
Zielony wodór ma stać się paliwem tworzącym pomost między energetyką odnawialną a tradycyjną, wykorzystującą paliwa kopalne – węgiel, ropę, gaz ziemny. Szersze niż dotąd zastosowanie wodoru w przemyśle, a przede wszystkim w transporcie, zakłada przystosowanie już istniejącej infrastruktury do przesyłania gazu (gazociągów), aby mogły być wykorzystywane do przesyłania wodoru.
Wciąż w poszczególnych państwach i gremiach Unii Europejskiej toczy się dyskusja, jak realizować rewolucję wodorową i budować wspólny rynek wodorowy w Europie. W 2020 r. Komisja Europejska opublikowała unijną Strategię Wodorową, a w 2023 r. na rozwój tego sektora UE przeznaczyła ponad 1 mld euro. Niemcy zgłaszają aspiracje do stania się globalnym liderem eksportu technologii wodorowych.
Polska także może stać się jednym z liderów wodorowej rewolucji. Nadchodzące lata będą kluczowe dla wypracowania pozycji konkurencyjnej naszego kraju na wodorowej mapie Europy. Grupa Azoty i PKN Orlen to najwięksi producenci wodoru w Polsce. Przed tymi spółkami staje jednak niełatwe wyzwanie rozbudowywania infrastruktury umożliwiającej przesyłanie wodoru, dystrybucję tego paliwa i dotarcie z nim do odbiorcy końcowego.
Odważnie i rozważnie
Polska już ma stosunkowo duże kompetencje w produkcji i transporcie wodoru. Nie brakuje też w kraju woli, by uczynić wodór sposobem na zagospodarowywanie nadmiaru energii, a potem przekształcania wodoru na energię napędzającą pojazdy czy do uzyskiwania ciepła.
Cele polityki wodorowej są zdefiniowane, ale ich osiągnięcie wymaga dostępu do elektrolizerów, silników wodorowych i ogniw paliwowych. Zadaniem do wykonania jest konwersja na technologie wodorowe – najpierw w małej skali przez budowę kompetencji lokalnych, a potem przez stopniowe zwiększanie skali ich wykorzystania.
Byłaby jednak błędem zmiana od razu, choćby w skali lokalnej, floty pojazdów na auta zasilane wodorem. Najpierw trzeba dokonać wspomnianej konwersji tak, by stosowanie technologii wodorowych osiągnęło skalę sięgającą najpierw 10 proc. w transporcie. Dopiero po upewnieniu się w praktyce, że nowe rozwiązania są niezawodne, możliwe stanie się zwiększanie skali ich zastosowania. Droga do pełnej konwersji zajmie nie mniej niż 20 lat.
Eksperci BGK podkreślają, że warto być na tyle odważnym, by stopniowo wprowadzać wodór do gospodarki, ale jednocześnie na tyle rozsądnym, by nie narażać gospodarki na utratę sterowalności.
Obecnie trwa praca nad przekładaniem ambitnych postulatów na pierwsze próby zastosowań. Eksperci BGK podkreślają, że warto być na tyle odważnym, by stopniowo wprowadzać wodór do gospodarki, ale jednocześnie na tyle rozsądnym, by nie narażać gospodarki na utratę sterowalności.
Na obecnym etapie transformacji energetycznej najpewniejszym zamiennikiem elektrowni węglowych są instalacje atomowe, wysokotemperaturowe, które dostarczają nie tylko energię, ale też ciepło, potrzebne do realizowania elektrolizy wody. Wodór produkowany w połączeniu z wytwarzaniem energii atomowej jest zdekarbonizowany. Taki sposób jego wytwarzania jest perspektywicznie najbardziej opłacalny.