Niemcy borykają się z wielkim problemem energetycznym. Lata taniej energii raczej bezpowrotnie minęły, politycy i przemysł przygotowują nas na długie lata drogiego kryzysu energetycznego. Jakie są więc perspektywy na zastąpienie taniego gazu z Rosji?
Minister gospodarki Robert Habeck (Zieloni) przewiduje, że wodór jako nośnik energii „doświadczy bardzo szybkiego wzrostu w krótkim czasie”. Ponadto wodór odgrywa ważną rolę w dekarbonizacji sektora mobilności, przemysłu, wytwarzania energii i produkcji ciepła. Dlatego wodorowi jako nośnikowi energii przypisuje się obecnie centralną rolę w polityce klimatycznej.
Kanclerz Olaf Scholz wiąże z wodorem jeszcze większe plany i postrzega go jako klucz do zmniejszenia zależności od rosyjskiego gazu i osiągnięcia przez Niemcy celów klimatycznych. Dlatego Niemcy podpisały umowę z Kanadą i od 2025 roku będą importować wodór na dużą skalę.
Teoretycznie wszystko się zgadza.
Na pierwszy rzut oka wszystko wygląda bardzo obiecująco. Każdy kilogram wodoru, czyli H2, zawiera około 2,4 razy więcej energii, niż gaz ziemny. Niestety, na naszej planecie nie ma czystych złóż wodoru. Występuje w przyrodzie tylko w formie związanej. Aby uzyskać czysty wodór, należy go zatem oddzielić od bogatego w wodór materiału wyjściowego. Jest to czasochłonne, energochłonne i kosztowne.
Z punktu widzenia ochrony środowiska największym haczykiem jest sposób produkcji wodoru. Minister gospodarki Robert Habeck chciałby stworzyć niezbędne podstawy i wsparcie finansowe dla produkcji zielonego, czyli neutralnego pod względem emisj CO2 wodoru, który występuje głównie w wodzie. Aby wyprodukować wodór jako nośnik energii należy go wyodrębnić. Proces ten nazywa się „elektrolizą”. Podzielony wodór może być wykorzystywany do magazynowania energii lub być przekształcany bezpośrednio w energię elektryczną za pomocą ogniwa paliwowego.
Zalety wodoru.
Wodór nie emituje dwutlenku węgla podczas spalania – czyli podczas transferu energii – a jedynie parę wodną i tlenki azotu. Dlatego jako nośnik energii jest prawie bezemisyjny i spalany ze znacznie mniejszą emisją gazów cieplarnianych, niż produkcja energii z ropy naftowej lub gazu ziemnego. To sprawia, że energia wodorowa ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia celów klimatycznych. Ponadto jego rola jako systemu magazynowania energii może okazać się kluczowa.
Obecnie dostępność energii odnawialnej jest w dużym stopniu zależna od pogody, a więc bywa zawodna. W warunkach silnego wiatru lub dużego nasłonecznienia sieć energetyczna jest szybko przeciążona. To powoduje, że nie można dostarczyć stabilnej energii elektrycznej, a niekiedy nawet w ogóle wyłączyć elektrownie wiatrowe lub słoneczne. W tym przypadku wodór mógłby z łatwością magazynować nadwyżki energii wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii. Ów tzw. „zielony wodór” nie traci znacznej ilości energii nawet w ciągu miesięcy magazynowania. W ten sposób można by ustabilizować i zagwarantować dostępność dostaw energii bezemisyjnej.
Gdzie wodór może być wykorzystany jako nośnik energii?
Istnieją cztery sektory, w których zielony wodór mógłby odegrać ważną rolę w dekarbonizacji: sektor mobilności, przemysł, wytwarzanie energii i produkcja ciepła.
Wodór konkuruje z bateriami w sektorze mobilności. Jest uważany za dobrą alternatywę energetyczną, szczególnie dla ruchu ciężarowego. Tutaj napęd elektryczny nie wchodzi w grę, ponieważ pojazdy są bardzo ciężkie i dlatego potrzebują dużo energii elektrycznej na długich dystansach, a akumulatory musiałyby być stale ładowane. Dlatego już trwają pierwsze projekty i inwestycje w pociągi wodorowe. Pierwszy taki pociąg już jeździ w na komercjalnej linii w Niemczech.
Wodór jako energia napędowa.
Wodór jest również realistycznym substytutem ciężkiego oleju opałowego w żegludze. Ponadto może być przetwarzany na paliwo syntetyczne, a tym samym napędzać znane nam silniki spalinowe.
Przemysł chemiczny to kolejny sektor, w którym wodór może odgrywać ważną rolę jako nośnik energii. Jest dobrą alternatywą dla procesów opartych na dwutlenku węgla, a tym samym znacząco przyczynia się do ich dekarbonizacji.
Istnieje kilka procesów przemysłowych, których nie można zelektryfikować. Tu z pomocą przychodzi wodór, który pomógłby w redukcji gazów cieplarnianych. Dotyczy to na przykład produkcji stali. Redukcja rudy żelaza intensywnie wykorzystująca węgiel może zostać przekształcona w czysty proces produkcji oparty na wodorze.
W szczególności zielony wodór może w przyszłości odegrać ważną rolę w wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła w gospodarstwach domowych. Mógłby na przykład magazynować nadmiar energii słonecznej i przekształcać ją w energię elektryczną w dowolnym momencie za pomocą ogniw paliwowych.
Są też niestety minusy.
To, co jest naprawdę otrzeźwiające, to sama ilość energii elektrycznej potrzebnej do produkcji zielonego wodoru na większą skalę.
Obecnie każdego roku na całym świecie produkuje się około 70 milionów ton „szarego” wodoru – a około 830 milionów ton CO2 jest wdmuchiwanych do atmosfery. Nawiasem mówiąc, jest to więcej niż całkowita emisja CO2 w Niemczech w 2021 r. (762 mln ton). Według Komisji do spraw Transformacji Energetycznej (ETC) musielibyśmy wydać 15 bilionów dolarów (12,6 biliona euro) do 2050 roku, aby zbudować zrównoważoną globalną gospodarkę wodorową, która pokrywałaby 15-20 procent zużycia energii. Ekstremalnie niska gęstość wodoru stawia przed nami również wyzwanie związane z transportem dużych ilości. Zanim gaz będzie mógł zostać załadowany i wysłany musi najpierw zostać pod wysokim ciśnieniem przekształcony w sprężony lub ciekły gaz. Następnie można go eksportować, zarówno przez rurociągi, jak i na ciężarówkach i statkach. Niemcy planują transport kanadyjskiego wodoru, który jest produkowany głównie przez energię wiatrową, przez Atlantyk w postaci amoniaku.
Wodór a niemieckie cele klimatyczne.
Aby osiągnąć wyznaczone polityczne cele klimatyczne wodór jest niezbędny. Mając to na uwadze rząd federalny postawił sobie za cel ustanowienie „przyjaznego dla klimatu wodoru, w szczególności z odnawialnych źródeł energii, i jego pochodnych jako kluczowych elementów transformacji energetycznej”.
Niemiecki rząd finansuje obecnie programy i inicjatywy, które badają lub już oferują rozwiązania wodorowe. Ale żeby osiągnąć wyznaczony cel należy stworzyć dalekosiężne fundamenty polityczne i zapewnić wsparcie finansowe – czego domaga się Habeck. Ponadto nadal brakuje infrastruktury i niezbędnego rozwoju technologicznego, aby uatrakcyjnić wodór jako nośnik energii dla konsumentów. Dlatego kolejne miesiące będą więc dla rewolucji wodorowej rozstrzygające.
Lukas Soltysiak ala Herr Hamburger
