Technologie wodorowe mogą obniżyć globalne emisje CO2 o jedną trzecią

Z podsumowania nowego raportu "Hydrogen Economy Outlook", opracowanego przez ośrodek analityczny Bloomberg NEF (BNEF) możemy się dowiedzieć, że jeśli w najbliższych dekadach duża część gospodarki zostanie oparta na czystym wodorze (produkowanym bezemisyjnie), pozwoli to ograniczyć światową emisję gazów cieplarnianych nawet o 34%. Co więcej, wodór pozwoli zdekarbonizować branże, które są bardzo zależne od paliw kopalnych jak hutnictwo, ciężki transport drogowy i morski czy produkcja cementu. Malejące koszty produkcji wodoru przy użyciu energii wiatrowej i słonecznej powodują, że wodór staje się obiecującą ścieżką cięcia emisji gazów cieplarnianych w tych sektorach.

Kobad Bhavnagri, dyrektor do spraw dekarbonizacji przemysłu BNEF i główny autor raportu zauważył: "Wodór ma potencjał, by stać się paliwem, które będzie zasilać czystą gospodarkę. W nadchodzących latach będzie można go tanio produkować z energii słonecznej i wiatrowej i przez długie miesiące magazynować pod ziemią, a następnie przesyłać na żądanie rurociągami do odbiorców. Takim paliwem będą mogły się posługiwać bardzo różne branże, w tym statki morskie czy huty".

Wodór nie powoduje emisji dwutlenku węgla ani żadnych szkodliwych substancji, a jednocześnie może zastąpić węgiel, ropę i gaz w wielu różnych zastosowaniach. Na świecie korzysta się z kilku metod jego produkcji. Największe korzyści dla środowiska i klimatu przynosi zielony wodór, czyli produkowany z czystych źródeł przy pomocy bezemisyjnej energii odnawialnej. Pozyskiwanie wodoru z paliw kopalnych, które obecnie dominuje w przemysłowej produkcji tego gazu, jest dużo mniej sensowne z punktu widzenia redukcji CO2.

Zrównoważoną, bezemisyjną metodą produkcji wodoru jest elektroliza wody, w której wodór jest oddzielany od tlenu przy pomocy taniej elektryczności generowanej ze źródeł odnawialnych. W ciągu ostatnich 5 lat koszty technologii elektrolizy spadły o 40% i nadal będą maleć w związku z dalszym rozwojem technicznym i efektem skali. Toyota testuje takie rozwiązania zarówno w Japonii, jak i w Stanach Zjednoczonych. Na zamówienie japońskiego Ministerstwa Środowiska koncern uruchomił w Jokohamie i Kawasaki oparty na technologii wodorowej łańcuch dostaw, obejmujący wózki widłowe zasilane wodorowymi ogniwami paliwowymi oraz infrastrukturę wytwarzania wodoru w elektrowniach wiatrowych lub na miejscu w przy użyciu prądu z fotowoltaiki. Z kolei w kalifornijskich portach Toyota testuje wodorowe ciężarówki, do których paliwo jest produkowane w zbudowanej przez japoński koncern 2,35-megawatowej elektrowni, wytwarzającej 1,2 tony zielonego wodoru dziennie.

Jak zauważa Kobad Bhavnagri, można sobie wyobrazić również bezemisyjną produkcję wodoru z paliw kopalnych, ale to wymagałoby wychwytywania i magazynowania dwutlenku węgla, co jest dużo droższe i niepewne co do skuteczności - na przykład dwutlenek węgla magazynowany pod ziemią może się w dowolnym momencie uwolnić do atmosfery.

Infrastruktura magazynowania i przesyłania wodoru wymaga sporych nakładów. Aby wodór mógł się stać tak powszechny jak obecnie gaz ziemny, potrzebne są szeroko zakrojone, skoordynowane inwestycje. Na przykład potrzebna jest 3-4 razy większa infrastruktura magazynowania wodoru, by mógł on zapewnić ten sam poziom bezpieczeństwa energetycznego co obecnie gaz ziemny; jej budowa kosztowałaby około 637 miliardów dolarów do 2050 roku. Bhavnagri podkreśla, że "jeśli wprowadzi się czysty wodór do masowego wykorzystania w przemyśle, będzie można przy zaskakująco niskich kosztach zdekarbonizować wiele sektorów przemysłu, które w tej chwili są bardzo uzależnione od paliw kopalnych". Do 2031 roku wodorowy transport towarów dużymi ciężarówkami może być tańszy od opartego na silnikach Diesla.

Czy 637 miliardów do 2050 roku to dużo? To nieco ponad 21 miliardów rocznie w skali świata. Dla porównania, tylko Stany Zjednoczone wydają na dotowanie węgla, ropy i gazu 20 miliardów dolarów rocznie, zaś Unia Europejska wspiera ten wysokoemisyjny przemysł kwotą 55 miliardów euro każdego roku. Poleganie na niszczących środowisko, klimat i nasze zdrowie paliwach kopalnych kosztuje podatników znacznie więcej niż zielone inwestycje, co potwierdzają analitycy Bloomberg New Energy Finance.

"Branża wodorowa jest obecnie niewielka, dlatego koszty jej funkcjonowania są relatywnie wysokie. Ale potencjał ich radykalnego obniżenia jest bardzo duży, jeśli władze publiczne włączą się w budowę łańcucha dostaw" - podkreślił Kobad Bhavnagri. - "Potrzebna jest koordynacja na poziomie polityki rządowej, stworzenie odpowiednich warunków dla prywatnych inwestycji i dotacji na poziomie około 150 miliardów w ciągu następnej dekady. Kwota ta tak naprawdę nie jest duża - rządy na całym świecie przeznaczają każdego roku ponad dwa razy więcej na dotacje do paliw kopalnych".

Bhavnagri dodał także: "Wodór jest bardzo obiecujący, bo może być stosowany w wielu różnych gałęziach gospodarki. Energia odnawialna stworzyła podwaliny dla bezemisyjnej energetyki. Ale żeby świat mógł osiągnąć cel bezemisyjności netto do 2050 roku, inwestycje nie mogą się ograniczać do elektryczności. Potrzebujemy także bezemisyjnych paliw, a tę rolę może pełnić wodór".

Przestawienie dużych gałęzi gospodarki na wodór będzie możliwe tylko jeśli państwa i regiony, w tym Unia Europejska, zaczną na serio realizować strategie eliminacji emisji netto do 2050 roku. Jako pierwsza przykład dała Japonia, która chce jak najszybciej zastąpić paliwa kopalne i elektrownie atomowe bezemisyjnymi źródłami energii. W 2014 roku Ministerstwo Gospodarki, Handlu i Przemysłu Japonii ogłosiło "Strategic Road Map for Hydrogen and Fuel Cells", a następnie zaktualizowało ją w 2016 i 2019 roku. W realizację strategii bardzo szybko włączyły się japońskie przedsiębiorstwa. Wśród nich pierwsze skrzypce gra Toyota, która rozpoczęła swój program rozwoju technologii wodorowych już w latach 90. W 2014 roku wprowadziła na rynek wodorowego sedana Toyota Mirai, a następnie włączyła się w projekty rozbudowy infrastruktury wodorowej w Japonii, Europie i Stanach Zjednoczonych. Obecnie japoński koncern produkuje także wodorowe autobusy, ciężarówki i auta dostawcze oraz wózki widłowe, a jednocześnie włączyła się w projekty naukowe wykorzystania ogniw paliwowych w statkach morskich oraz w programie eksploracji Księżyca Japońskiej Agencji Kosmicznej.

Japonia zamierza włączyć wodór do użytku nie tylko w motoryzacji i przemyśle, ale także w energetyce jako metodę magazynowania nadwyżek energii i zwracania jej do systemu w czasie większego zapotrzebowania za pomocą stacjonarnych ogniw paliwowych. Co równie ważne dla tego często nawiedzanego przez katastrofy naturalne kraju, autobusy i inne pojazdy zatankowane wodorem mają służyć jako źródło zasilania centrów zarządzania kryzysowego i szpitali w razie klęski żywiołowej.