Potencjał osiągnięcia czystej produkcji poprzez redukcję dwutlenku węgla za pomocą wodoru

Europejska gospodarka wodorowa jest bazą inicjatyw badawczych, które realizowane są w ramach Szóstego Programu Ramowego Badań i Rozwoju Technicznego oraz Europejskiej Platformy Wodoru i Ogniw Paliwowych (HFP). Między innymi za sprawą tych inicjatyw produkowanie wodoru, a tym samym jego magazynowanie i transportowanie, stało się potencjałem osiągnięcia gospodarki niskoemisyjnej. Wynika to z prośrodowiskowych możliwości wodoru dotyczących redukowania zanieczyszczeń - głównie dwutlenku węgla (CO2), jak i efektywności produkcji energii elektrycznej w ogniwach paliwowych oraz turbinach wodorowych. Dodatkowo, wodór znajduje zastosowanie jako substytut węgla, gazu oraz ropy. Dlatego też jest wykorzystywany w energetyce, transporcie i przemyśle, a przy tym ma istotne znaczenie w przypadku branż zależnych od paliw kopalnianych.

Efektywność zastosowania czystego wodoru potwierdza fakt o możliwości obniżenia światowego poziomu emisji dwutlenku węgla nawet o jedną trzecią do 2050 roku w przypadku zainicjowania go w znacznej części gospodarki. Jednak, aby wykorzystywano wodór, koniecznym jest realizowanie strategii eliminacji emisji netto do 2050 roku. Japonia, a w tym przedsiębiorstwo Toyota, jako jedno z pierwszych, bo już w latach 90. XX wieku, rozpoczęło realizację programu rozwoju technologii wodorowych. Przykładem jest zastosowanie wodoru w przemyśle motoryzacyjnym, np. wodorowa Toyota Mirai lub Hyundai Nexo, a także ukierunkowanie zastosowania wodoru na energetykę w kontekście magazynowania nadwyżek energii oraz zwracania jej w momencie zapotrzebowania poprzez stacjonarne ogniwa paliwowe. Istotnym jest więc w ramach osiągniecia czystej gospodarki produkowanie wodoru w sposób efektywny.

Wspomniana efektywna produkcja wodoru jest możliwa za pomocą bezemisyjnych lub niskoemisyjnych technik. Zalicza się do nich między innymi: częściowe utlenianie pozostałości ropy, piroliza węgla, czy termochemiczny reforming węglowodorów parą wodną w wysokiej temperaturze. Szczególne znaczenie ma produkcja zielonego wodoru, czyli wodoru wytwarzanego przy wykorzystaniu potencjału energetyki odnawialnej. Taką bezemisyjną, a w tym nisko kosztową techniką produkcji zielonego wodoru jest elektroliza. Technika elektrolizy, czyli Power to Gas (P2G) polega na wytwarzaniu wodoru i wody, przy czym wodór może być domieszką do gazu ziemnego. W technice tej wykorzystuje się głównie nadwyżki energii elektrycznej pochodzące z energetyki wiatrowej lub fotowoltaicznej, a wytworzony wodór może być magazynowany m. in. w zbiornikach podziemnych, ciśnieniowych magazynach wodoru gazowego lub wodorkach metali.

Koszt tej technologii, która stanowi około 2-4% światowej produkcji, w ciągu ostatnich pięciu lat został zminimalizowany o 40%. Dlatego też przy dużych nakładach inwestycyjnych przewiduje się efektywną i czystą produkcję wodoru dopiero około 2030 roku. Na taką produkcję znaczne możliwości ma Polska będąca jednym z liderów produkcji wodoru w Europie. Krajowa produkcja tego surowca pokrywa 14% unijnego zapotrzebowania. Przykładem są przedsiębiorstwa oraz instytucje badawcze działające w Polsce jak Grupa Lotos, PGNiG, JSW, Energa, NCBiR oraz grupa Azoty.

Oprócz produkcji, warto wspomnieć o magazynowaniu i transporcie wodoru. Dziedziny te na obecnym etapie wymagają znacznych nakładów finansowych. Porównując dla przykładu infrastrukturę magazynowania wodoru z gazem ziemnym, w celu pokrycia bieżącego i perspektywicznego zapotrzebowania na paliwa i energię, zakłada się czterokrotne zwiększenie objętości magazynów wodoru od tych magazynujących gaz ziemny. Koszt jej budowy do roku 2050 szacuje się na około 637 miliardów dolarów.

Ważnym jest także wspomnienie o inwestycji Norwegii na sekwestrację CO2 w technologii Carbon Capture and Storage (CCS), której wdrożenie planowane jest do 2022 roku. Technologia CCS mająca za zadanie upłynniać dwutlenek węgla i uniemożliwiać przedostanie się go do atmosfery, uznawana jest za niezbędną w osiągnięciu globalnych celów klimatycznych porozumienia paryskiego oraz w zwiększaniu możliwości europejskiego przemysłu. Pierwszymi z koncernów, które otrzymały koncesję na magazynowanie CO2 były Equinor, Shell oraz Total. Koncerny te zainwestowały łącznie około 2,9 mld złotych w ramach projektu Northern Lights, którego rozpoczęcie planowane jest w 2024 roku. Już w pierwszej fazie projektu możliwe jest zapewnienie transportu i magazynowania około 1,5 mln ton dwutlenku węgla rocznie, gdzie jego składowanie planowane jest 2,5 tysiąca metrów pod poziomem dna morskiego.

Z kolei w odniesieniu do transportu warto wspomnieć, że ciężarówki napędzane wodorem mogą zapewnić w przyszłości znacznie tańszy i mniej emisyjny przewóz towarów, niż te bazujące na silnikach Diesla. W związku z czym zastosowanie wodoru i jego efektywność w redukowaniu CO2 ma istotne znaczenie w osiąganiu czystej gospodarki i realizacji założeń polityki Europejskiego Zielonego Ładu.

Dlatego też problematyka czystego wodoru zostanie podjęta podczas V Konferencji Naukowej "Bezpieczeństwo energetyczne - filary i perspektywa rozwoju" organizowanej w dniach 12 - 13 października 2020 r. na Politechnice Rzeszowskiej im. Ignacego Łukasiewicza w Rzeszowie. Konferencja organizowana jest przez Katedrę Ekonomii Wydziału Zarządzania Politechniki Rzeszowskiej im. I. Łukasiewicza oraz Instytut Polityki Energetycznej im. I. Łukasiewicza.

Główni Partnerzy Konferencji: PGE Polska Grupa Energetyczna S.A., OGP GAZ-SYSTEM S.A., PKN Orlen S.A., Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A., Agencja Rozwoju Przemysłu S.A.

Srebrni Partnerzy: Województwo Podkarpackie, Polskie Sieci Elektroenergetyczne, MPWiK Rzeszów, ML-SYSTEM, Polska Spółka Gazownictwa, Towarowa Giełda Energii, PERN.

Brązowi Partnerzy: Gas-Trading S.A., Asseco Poland, Fundacja Muzeum Przemysłu Naftowego i Gazowniczego im. Ignacego Łukasiewicza w Bóbrce, Inżynieria Rzeszów S.A., DFE SECURITY.

Tegorocznej edycji Konferencji patronatu honorowego udzieliły: Prezes Rady Ministrów, Minister Klimatu, Ministerstwo Aktywów Państwowych, Ministerstwo Cyfryzacji, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Prezes Urzędu Regulacji Energetyki, Prezes Głównego Urzędu Statystycznego, Szef Biura Bezpieczeństwa Narodowego, Dyrektor Rządowego Centrum Bezpieczeństwa, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, Narodowa Agencja Poszanowania Energii, Przewodniczący Komisji Gospodarki i Rozwoju Sejmu RP, Parlamentarny Zespół Energii i Klimatu, Komisja do Spraw Energii i Skarbu Państwa, Dyrektor Central Europe Energy Partners, Komisja Cyfryzacji Innowacyjności i Nowoczesnych Technologii, Polskie Towarzystwo Morskiej Energetyki Wiatrowej, Wojewoda Podkarpacki, Marszałek Województwa Podkarpackiego, Prezydent Miasta Rzeszowa oraz Rektor Politechniki Rzeszowskiej im. Ignacego Łukasiewicza.

Z kolei patronatu medialnego udzieliły: Polska Agencja Prasowa Biznes, Interia, TVP Info, TVP3 Rzeszów, Biomasa, BiznesAlert.pl, Centrum Informacji Rynku Energii (cire.pl), Cng-Lng.pl, Energetyka24, Energetyka, Gazeta Codzienna Nowiny, Gazeta Politechniki, GospodarkaPodkarpacka.pl, Mój Rzeszów, Napędy i Sterowanie, Nowa Energia, Nowiny24, Polskie Radio Rzeszów, Radio Via, Smart-Grids.pl, The Warsaw Institute Review, Trendywenergetyce.pl, Wiadomości Naftowe i Gazownicze, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, WysokieNapiecie.pl, Grupa medialna Info, RzeszównaŻywo.pl, Radio Centrum, Miesięcznik Instal, green-news.pl, Euractiv.pl, Biznes i Styl, GlobEnergia, Energia i Recykling, Portal Morski, Ochrona i Bezpieczeństwo, gospodarkamorska.pl