Jak wodór może pomóc w walce ze zmianami klimatu?

Chemia Ekologia Gospodarka Nowe Technologie Paliwa Publikacje Rynek Gazu Warto wiedzieć

Przyspieszające zmiany klimatu skłaniają nas do szukania alternatywnych dla paliw kopalnych nośników energii. Jednym z najważniejszych jest wodór.

Według danych Komisji Europejskiej, globalna średnia temperatur rośnie w tempie 0,2 stopnia na dekadę. Lata między 2011 a 2020 były najcieplejszymi w historii pomiarów, z rekordowym 2019, kiedy temperatura na świecie przekroczyła tę sprzed rewolucji przemysłowej aż o 1,1 stopnia. Brak też widoków na zmiany tego trendu, czego dowiodły pierwsze lata obecnej dekady. Jako główne przyczyny zmian klimatycznych KE wskazuje wylesianie, używanie nawozów azotowych, przemysłowy chów zwierząt oraz stosowane nadal w niektórych urządzeniach i produktach gazy fluorowane. Dużym problemem jest też spalanie węgla, ropy naftowej oraz gazu ziemnego na potrzeby energetyki i transportu.

Z kolei raport Energy Institute pokazuje, że w 2023 paliwa kopalne miały blisko 82 proc. udziału w światowym miksie energetycznym. Dekarbonizacja globalnej gospodarki powinna, więc być jednym z priorytetowych działań na rzecz ochrony środowiska i klimatu. Umożliwiają ją – poza energetyką jądrową i OZE – technologie wodorowe. Jaka więc jest rola wodoru w ochronie środowiska?

Szary, niebieski i zielony wodór. Kiedy jest ekologiczny?

Aby odróżnić różne rodzaje wodoru ze względu na metodę jego produkcji i związane z nią oddziaływanie na środowisko, wprowadzono system tzw. kolorów wodoru. Każdy z nich oznacza proces produkcji i różne poziomy emisji CO₂.

Trzy kolory, na jakie warto zwrócić uwagę, to:

wodór szary: jest obecnie najczęściej produkowanym rodzajem wodoru. Powstaje w procesie SMR – Steam Methane Reforming), wykorzystującym reakcję metanu z parą wodną w wysokiej temperaturze i wynikające z niej uwolnienie wodoru. Jego produkcja generuje znaczne ilości CO₂, przez co ma dużego znaczenia z punktu widzenia dekarbonizacji gospodarki;
wodór niebieski: jest produkowany z zastosowaniem technologii wychwytu CO₂ (CCS – Carbon Capture and Storage). Chociaż ona również zakłada zastosowanie paliw kopalnych, umożliwia znaczną redukcję emisji. Jej wykorzystanie może więc stanowić etap przejściowy przed wdrożeniem bardziej ekologicznych metod;
wodór zielony: powstaje w wyniku elektrolizy wody przy użyciu energii odnawialnej (słonecznej, wiatrowej, wodnej). Pozwala całkowicie odejść od emisji CO₂ i jako taki jest najważniejszy dla transformacji energetycznej, umożliwiając przechowywanie energii pochodzącej z OZE i jej wykorzystanie w trudnych do zelektryfikowania sektorach.

Wodór jako zielona energia. Jak zapobiega zmianom klimatu?

Wodór ma ogromny potencjał, jako oręż w walce ze zmianami klimatycznymi. Z punktu widzenia dekarbonizacji globalnej gospodarki szczególnie ważna okazuje się jego rola w redukcji emisji gazów cieplarnianych. Ma wysoką gęstość energetyczną (umożliwia przechowywanie dużej ilości energii na jednostkę masy), dzięki czemu można wykorzystać go do długoterminowego magazynowania nadwyżek z elektrowni wiatrowych czy słonecznych. Wraz z rozwiązaniami takimi jak elektrownie szczytowo-pompowe, pozwala to wyeliminować podstawową wadę OZE – nadmiar produkcji w okresach o dużym nasłonecznieniu lub wietrze oraz niedobory energii w niekorzystnych warunkach atmosferycznych.

Wodór ułatwia też dekarbonizację sektorów, których elektryfikacja wiązałaby się z dużymi problemami. Mowa tu m.in. o transporcie ciężkim lub przemyśle. Może być używany w ogniwach paliwowych w samochodach ciężarowych, autobusach czy pociągach. Dobrze sprawdza się też, jako źródło ciepła dla procesów przemysłowych. Napędzane wodorem pojazdy i instalacje, jako produkt uboczny wytwarzają tylko wodę w postaci pary. W ten sposób nie tylko redukuje się emisję gazów cieplarnianych, ale też poprawia jakość powietrza w miastach i na obszarach industrialnych.

Za inwestycjami w zielony wodór przemawia również systemowe wsparcie dla zaangażowanych w nie podmiotów. Unia Europejska i wiele krajów na świecie postrzegają rozwój tego typu technologii wodorowej, jako ważną część swoich strategii dekarbonizacji, oferując wiele programów dofinansowania oraz pracując nad zwiększeniem dostępności tego paliwa przy obniżeniu jego cen.

Wodór a zmiany klimatu. Paliwo przyszłości – ale jak dalekiej?

Wdrożenie technologii wodorowych w przemyśle czy transporcie nie może odbyć się natychmiast. Konieczne jest przede wszystkim infrastruktury umożliwiającej bezpieczną dla środowiska produkcję wodoru, jego transport, przechowywanie i dystrybucję. Konieczne jest też przystosowanie gospodarki do użycia nowego paliwa na szeroką skalę poprzez opracowanie łatwo dostępnych pojazdów, instalacji przemysłowych i systemów dystrybucji.

Te cele stawiają przed sobą wszystkie państwa, które stworzyły własne strategie wodorowe. Większość z nich operuje w perspektywie kilkunastu lub kilkudziesięciu lat. USA zakładają, że efekty transformacji w pełni widoczne będą do 2050. Ten sam limit czasowy wyznaczyli sobie Japończycy. W Polsce z kolei mowa jest o 2040, zaś w Niemczech – o 2045. Warto jednak zaznaczyć, że zmiany zauważymy wcześniej. Mieszkańcy kilku polskich miast już teraz mogą jeździć wodorowymi autobusami, a pierwsze stacje tankowania tego paliwa są już dostępne dla zainteresowanych. Zielona przyszłość okazuje się, więc nie tak bardzo odległa.