Wodór – przyszłość zaczyna się dziś
Opublikowano: 2 lipca 2022

Już teraz jesteśmy trzecim producentem wodoru w Europie. Jak najbardziej mamy szansę zostać potentatem w zakresie technologii wodorowych. Jako kraj dysponujemy dużym potencjałem technologicznym w zakresie produkcji wodoru, składowania i transportu paliwa oraz wykorzystania technologii. Ważne jest, że mamy know-how i specjalistów. Teraz musimy na szerszą skalę wprowadzać rozwiązania zeroemisyjne, które wspomogą produkcję wodoru − mówi inż. Jakub Stefaniak, absolwent Politechniki Warszawskiej na wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa, panelista i uczestnik wielu konferencji poświęconych technologiom wodorowym, autor i współautor prac dotyczących niskoemisyjnego transportu i napędów wodorowych.

Wodór w motoryzacji to już rzeczywistość czy nadal nieco odległa przyszłość?

Jakub Stefaniak − Początki zaawansowanych prac nad pojazdami wodorowymi możemy datować na 15−20 lat wstecz. Wcześniej bariery technologiczne związane z produkcją nie pozwalały na pełną implementację tego rozwiązania. Dziś samochody wyposażone w niskotemperaturowe ogniwa paliwowe są w stanie konkurować z pojazdami elektrycznymi. Jedynym hamulcem w ich rozwoju jest niedostateczna infrastruktura. Aby segment się rozwijał, muszą powstawać stacje tankowania wodoru, a do tego potrzebni są inwestorzy.

Jeśli ktoś choć trochę interesuje się motoryzacją, wie, że od 2035 r. wprowadzony zostanie zakaz sprzedaży pojazdów spalinowych. Konsumenci będą mieli prosty wybór: auto elektryczne na baterie albo auto wodorowe. Różnica tkwi tylko w magazynie energii, który zasila pojazd. Co ciekawe, samochody elektryczne, które teraz wydają się swego rodzaju rewolucją, powstały przed spalinowymi, tyle że nie przyjęły się do powszechnego użytku.

Tak naprawdę z tego samego powodu, który powstrzymuje nabywców przed ich zakupem dzisiaj. Chodzi o aspekty techniczne, choćby ograniczony zasięg, które sprawiają, że dla części społeczeństwa funkcjonalność tych pojazdów może być niewielka. Dalej największym mankamentem bateryjnych aut elektrycznych pozostaje długi czas ładowania akumulatora trakcyjnego. Pomimo wykorzystania szybkich ładowarek czas ten jest nie do przyjęcia przez wiele branż oraz klientów.

Na korzyść aut wodorowych przemawia fakt, że ich ładowanie zajmuje ok. 3 minut. Przy tym nie ma tak wyraźnej zależności między temperaturą otoczenia a zasięgiem, a zachowują one właściwości jezdne identyczne jak samochody elektryczne. Dopóki nie nastąpi przełom w zakresie technologii akumulatorów trakcyjnych, gęstość energii akumulatora nie dorównuje paliwu wodorowemu.

Wkracza też aspekt ekologiczny związany z utylizacją baterii aut elektrycznych.

Jakub Stefaniak − Swego czasu zapoznałem się z niezależnymi badaniami, które wykazały, że ślad węglowy pojazdów elektrycznych był dużo wyższy niż w przypadku pojazdów spalinowych, których pojemność nie przekraczała 2000 cm3. Pamiętajmy, że jedynie 17 proc. energii elektrycznej, którą zasilane jest auto na baterię, pochodzi dziś z OZE, reszta – ze spalania węgla, z elektrociepłowni, które mają sprawność ok. 40 proc. Na ten moment wodór powstaje w większości z paliw kopalnych, ale Unia Europejska jasno mówi, że dla transportu lądowego przewidziany jest zielony wodór, który ma pochodzić z elektrolizy. Co ważne, wodór może być produkowany w dowolnym miejscu, w którym występuje zapotrzebowanie, jak również może być transportowany rurociągiem lub rurowozami. W razie potrzeby jesteśmy w stanie przystosować do tego celu nawet gazociągi. W przypadku energii kilka lat temu popełniono w mojej ocenie błąd polegający na centralizacji. W tym kontekście wodór jest atrakcyjną alternatywą.

Niekiedy słyszy się, że Polska wysuwa się na pozycję lidera w produkcji wodoru. Ile w tym prawdy?

Jakub Stefaniak − Rzeczywiście, już teraz jesteśmy trzecim producentem wodoru w Europie. Jak najbardziej mamy szansę zostać potentatem. Jako kraj dysponujemy dużym potencjałem technologicznym w zakresie produkcji wodoru, składowania i transportu paliwa oraz wykorzystania technologii. Ważne jest, że mamy know-how i specjalistów. Teraz musimy na szerszą skalę wprowadzać rozwiązania zeroemisyjne, które wspomogą produkcję wodoru.

Czy współpraca z samorządami w celu rozwijania i popularyzacji wodoru to dobry kierunek?

Jakub Stefaniak − Rewolucja wodorowa tak naprawdę zacznie się właśnie w samorządach, które inwestują w wodorowy transport publiczny oraz ogólnodostępne stacje tankowania wodoru. Unia Europejska w swoich dokumentach dokładnie tłumaczy preferowany kierunek rozwoju gospodarki wodorowej. Według Fit for 55 rekomendowanym sposobem produkcji wodoru powinna być elektroliza, z czym się w pełni zgadzam. To właśnie na projekty zeroemisyjne samorządy mogą otrzymać dofinansowanie. Musimy mieć świadomość, że dopóki technologia wodorowa nie stanie się powszechna, dotacje unijne są niezwykle cenne z punktu widzenia rozwoju wodoru jako paliwa.

Oprócz wody do wytwarzania wodoru potrzebna jest energia. Czy elektrownia atomowa jest tu idealnym rozwiązaniem?

Jakub Stefaniak − Sam koncept elektrowni atomowej jest daleki od ideału – dalej uzyskujemy tu produkty uboczne będące odpadami. Jednak pod względem efektywności elektrownia atomowa wygrywa z fotowoltaiką i farmami wiatrowymi. Wodór można by produkować z nadwyżek energetycznych elektrowni, zaliczanych do strat. Taki zapis znalazł się nawet w pierwszej wersji Polskiej Strategii Wodorowej, potem niestety został wykreślony. SMR-y, czyli małe reaktory jądrowe, będą powstawały w Polsce i możliwe jest wykorzystanie ich nadwyżek energetycznych do produkcji zeroemisyjnego wodoru. Od tego nie ma odwrotu.

Coraz więcej koncernów motoryzacyjnych przygląda się bliżej silnikom wodorowym. To raczej faza testów czy pierwsze kroki do masowego wprowadzenia silników wodorowych na rynek?

Jakub Stefaniak − Jedna z polskich firm buduje duże moduły kogeneracyjne o mocy od 200 kW do 1 MW oparte właśnie o silnik konwencjonalny, w którym spalany jest wodór. Problem tkwi w optymalizacji procesu spalania. Jeżeli uda nam się osiągnąć odpowiednią efektywność, a koszty produkcji nie będą wykraczały abstrakcyjnie poza jednostki spalinowe, co już teraz udaje się w prototypach, to prędzej czy później takie silniki trafią na rynek. To nieuniknione.

Jednak absolutnie nie ma się czego obawiać. Przypomnijmy, że jeszcze nie tak dawno instalacja gazowa w samochodzie czy CNG w autobusie była trudna do wyobrażenia. Dlatego musimy zmienić nastawienie i nie patrzeć na infrastrukturę potrzebną do rozwoju technologii wodorowych w transporcie wyłącznie przez pryzmat inwestycji. Ocenia się, że przy 20 mln bateryjnych aut elektrycznych i 20 mln aut wodorowych koszt infrastruktury do tankowania wodoru jest o 11 mld euro niższy niż sieć ładowarek. Aby rynek wodoru mógł rozwijać się w Polsce w pełnej okazałości, niezbędne są też ramy legislacyjne. Musimy dać przedsiębiorcom zielone światło, żeby mogli działać z rozmachem. Żeby ogniwa paliwowe weszły do powszechnego obiegu, trzeba postawić na szybką, zautomatyzowaną i energooszczędną produkcję. Wodór może być najlepszym remedium na kurczące się zasoby surowców naturalnych.

Jeżeli mówimy zaś o rozwiązaniach opartych na ogniwach paliwowych to znajdują one już dzisiaj szerokie zastosowanie w samochodach osobowych, ciężarówkach, samolotach itd., nie są to prototypy. Często są to rozwiązania będące od dawna w sprzedaży. W Paryżu istnieją od lat floty taksówek bazujące na samochodach wodorowych. Moduły kogeneracyjne oparte na wodorowych ogniwach paliwowych są powszechnie dostępne w Niemczech czy Japonii.

Rewolucja wodorowa powinna zacząć się od transportu ciężkiego oraz transportu publicznego – to one najbardziej wymagają nowego źródła zasilania, będącego alternatywą dla diesla czy gazu. Tym bardziej że Polska jest europejskim liderem w transporcie ciężkim.

Czy kwestie podatków i patentów mogą hamować rozwój technologii wodorowych?

Jakub Stefaniak − Podatki nałożone na paliwa na pewno się pojawią, ale w mojej ocenie nie będą one tak wysokie jak od paliw kopalnych. Oczywiście wpływy do budżetu, z których modernizuje się drogi, muszą być utrzymane. Natomiast trzeba to rozsądnie wyważyć, biorąc pod uwagę znikomy negatywny wpływ wodoru na środowisko.

Jeśli chodzi o patenty, to mamy do czynienia z wyjątkową harmonią. O ile na co dzień firmy motoryzacyjne mocno ze sobą konkurują, to w obszarze technologii wodorowych grają do jednej bramki. Maja wspólny cel, bo wiedzą, że ten rynek nie rozwinie się, jeśli zaczną ze sobą walczyć. Wiele firm zdecydowało się na udostępnienie swoich technologii konkurencji, w celu umożliwienia rozwoju gospodarki wodorowej. Największe firmy motoryzacyjne kupują komponenty – często kluczowe – od konkurencji. Technologia wodorowa nie będzie tu wyjątkiem.

W Polsce pojawiła się pierwsza mobilna stacja tankowania wodoru. Dlaczego tak długo z tym zwlekano i dopiero obserwujemy pierwsze jaskółki rozwoju infrastruktury?

Jakub Stefaniak − Trudno mi o tym rozstrzygać. To na pewno potężna inwestycja. Brakowało też jasno określonych regulacji, jak również bodźca do rozwoju tego sektora rynku. Teraz takim impulsem na pewno będzie decyzja o wycofaniu od 2035 r. sprzedaży samochodów spalinowych, a także dostępność dotacji na ten cel. Musimy zmienić nie tylko motoryzację czy – szerzej – technologię, ale przede wszystkim sposób myślenia.

Czy żywotność pojazdów wodorowych jest argumentem za ich zakupem?

Jakub Stefaniak − Myślę, że tak. Producenci aut osobowych nie przewidują uszkodzenia ogniwa przez cały okres żywotności pojazdu, pod warunkiem że jest on tankowany czystym wodorem, spełniającym normy jakościowe. Nieco inne zużycie jest w transporcie ciężkim, gdzie przewiduje się wymianę membran w ogniwie na pewnym etapie eksploatacji, co samo w sobie nie jest niczym złym, ponieważ montaż nowego typu membrany podnosi sprawność napędu i wydłuża jego żywotność. Przy tym warto dodać, że auta wodorowe są wyjątkowo niewymagające pod względem serwisu.
Rozmawiał Mariusz Gryżewski