Wodór - paliwo przyszłości
- Urszula Dziewit-Gontowska, Marek Pinkas
- Kategoria: Logistyka
W 2021 roku w Polsce powstanie pierwsza stacja wodorowa. Zainwestuje w nią PGNiG. Przetarg na jej zaprojektowanie i zbudowanie wygrał Górnośląski Zakład Obsługi Gazownictwa Sp. z o.o. (GZOG), który stację postawi w konsorcjum ze szkocką firmą Pure Energy Center. O zaletach, przewagach i słabościach wodoru oraz o jego przyszłości w branży paliwowej mówi Marek Pinkas, odpowiedzialny za projekt wiceprezes GZOG.
Urszula Dziewit-Gontowska: Czy będziemy jeździć w przyszłości na wodór?
Marek Pinkas: Tak, ale żeby to precyzyjnie ująć: będziemy jeździć na prąd, który czerpać będziemy właśnie z ogniw wodorowych. Bo wodór nie jest paliwem w słownikowym rozumieniu tego słowa, tylko nośnikiem energii. Myślę, że motoryzacja i przemysł będą się rozwijać właśnie w kierunku zwiększenia wykorzystania wodoru. Sygnalizują to chyba już dość wyraźnie Chiny, które przenoszą dotacje z samochodów elektrycznych na wodorowe. Warunkiem powodzenia idei zastosowania wodoru w transporcie jest wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do jego produkcji. Rozważamy przecież temat paliw zeroemisyjnych.
U.G.: A pływać i latać też będziemy na wodór?
M.P.: Cały transport może na wodorze skorzystać. Zresztą rakiety kosmiczne już w czasach misji Apollo wykorzystywały paliwo wodorowe. Za parę miesięcy na tory niemieckiej Dolnej Saksonii wjedzie 14 składów pociągów pasażerskich napędzanych wodorem. Trwające półtora roku testy dały bardzo obiecujące rezultaty. Transport morski pewnie odetchnie z ulgą, bo wodór może rozwiązać problem z wpływaniem do portów statków mocno dymiących i uchroni armatorów przed dotkliwymi karami finansowymi. Jeśli zainwestujemy w przestawienie kotłów i palników na H2 to produkcja stali i kotłownie też mogą czerpać energię z wodoru. Ogniwa wodorowe na dość szeroką skalę stosowane są już w wózkach widłowych, choćby w takich firmach jak Amazon czy Wallmart. Korzystają z nich już także pierwsze firmy w Polsce. Myślę, że gama możliwości wykorzystania wodoru do produkcji energii będzie się systematycznie rozszerzać.
U.G.: Skąd ten ogromy przypływ zainteresowania wodorem?
M.P.: W kontekście globalnych wymagań ekologicznych redukcji CO2 i rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE) wodór może być odpowiedzią na bardzo poważne wyzwania: magazynowania i dystrybucji energii. Czystych technologii w Europie mamy całkiem sporo: wiatraki na lądzie i offshore, pływaki podwodne, fotowoltaika, biogaz, geotermia. OZE produkują już tak dużo energii, że bywa jej za dużo. 1 maja 2018 roku w Niemczech wyprodukowano z czystych źródeł tyle prądu, że nadwyżkę trzeba było wyeksportować (za dopłatą!). Elektrownie węglowe, gazowe i atomowe można było wyłączyć, ale ze względów technicznych i bezpieczeństwa nie było to możliwe. To potwierdza potencjał OZE, ale tak wiatraki, jak i panele słoneczne produkują energię nie zawsze wtedy, gdy ta jest potrzebna. A na razie nie ma dobrych metod magazynowania energii na dużą skalę. Okazuje się, że niedoinwestowane sieci energetyczne w całej Europie nie radzą sobie z nagłymi falami nadwyżkowej mocy, stąd dla ratowania całej sieci trzeba ją częściowo wyłączać. Tę moc potem kraje sobie przerzucają jak parzący ziemniak. Rozwiązaniem problemu magazynowania energii są np. elektrownie pompowo-szczytowe (stanowią 99% światowych magazynów energii), w których korzystając z nadmiaru prądu podpompowuje się wodę do zbiorników wyżej położonych, a w chwili niedoboru energii - spuszcza się wodę do zbiorników niżej położonych. Na podobnej zasadzie działają podnoszone i układane w pryzmy, a potem opuszczane gigantyczne metalowe lub betonowe bloki. Niemcy próbowali wykorzystywać kawerny solne, w których energia była magazynowana w postaci zatłaczania jakiegoś neutralnego gazu pod ciśnieniem. Te wszystkie metody trudno jednak wyskalować. Tymczasem elektrolizery i ogniwa wodorowe są jak najbardziej skalowalne i mogą występować w bardzo dużych, przemysłowych rozmiarach jak i w tych całkiem małych.
U.G.: Co jest potrzebne do produkcji wodoru?
M.P.: Do produkcji wodoru potrzebny jest elektrolizer, który w procesie elektrolizy rozdziela wodę na wodór i tlen. W praktyce stosuje się trzy rodzaje elektrolizerów. Najbardziej popularne i efektywne są alkaliczne. Ich minusem jest fakt, że wymagają dodawania płynnego elektrolitu. Z kolei elektrolizery suche to nowsza technologia, ale mniej sprawdzona, a poza tym dość droga, bo wymagająca związków platyny. Są jeszcze elektrolizery tlenowe wymagające wysokich temperatur, więc są najmniej efektywne ekologicznie. Elektrolizery mogą mieć różne rozmiary: od dużych, przemysłowych po całkiem małe, wykorzystywane np. na stacjach paliwowych. Z kolei w ogniwach paliwowych zachodzi proces odwrotny: wodór łączy się z tlenem. Ta reakcja prowadzi do wytworzenia energii elektrycznej, a jej skutkiem ubocznym jest tylko i wyłącznie para wodna.
U.G.: GZOG wygrał przetarg na budowę pierwszej w Polsce stacji wodorowej, a Pan personalnie odpowiada za ten projekt. Szykuje się rewolucja na polskim rynku paliw?
M.P.: Do rewolucji to jeszcze dosyć daleko. Ta pierwsza stacja będzie niewielka, przeznaczona na cele badawcze, jako część programu Hydra Tank. Obok powstanie laboratorium do badania jakości wodoru. Stacja zostanie zaopatrzona w elektrolizer alkaliczny. Będziemy na niej produkować wodór i go oczyszczać, bo wymogiem technicznym tego paliwa jest czystość na poziomie 99,99%. Na potrzeby budowy tej stacji stworzyliśmy konsorcjum ze szkocką firmą Pure Energy Center, która od 15 lat zajmuje się produkcją i wykorzystaniem wodoru i podzieliła się z nami swoim know-how oraz dostarczy urządzenia. GZOG na co dzień zajmuje się budowaniem stacji CNG i LNG. Na podstawie naszych doświadczeń muszę przyznać, że stacja wodorowa nie jest jakimś szczególnym wyzwaniem i gdybym miał porównywać, to przyznałbym, że chyba nawet jest łatwiejsza w budowie niż stacja LNG.
U.G.: A jak dużo samochodów będzie na niej tankować?
M.P.: Stacja będzie produkować 40 kg wodoru na dzień, a to wystarcza do napełnienia około 5 samochodów. Ale na razie liczę na jeden pojazd, Toyotę Mirai należącą do polskiego oddziału Toyoty. Na razie, żeby zatankować, jest podobno dowożona na lawecie do Niemiec. Na pewno z czasem zaczną się pojawiać kolejne auta, ale żeby zainteresować rynek paliwem wodorowym trzeba wybudować więcej stacji. Póki co tkwimy w takim zaklętym kręgu: nie mamy aut na wodór, bo nie ma infrastruktury, a stacji nie ma, bo nie ma aut. Tymczasem Europa ma już setki stacji i parę tysięcy aut. Do 2025 r. ma być na naszym kontynencie aż 4000 stacji wodorowych. Tymczasem u nas Lotos zapowiada budowę 2 stacji w przyszłym roku, więc w 2022 r. wejdziemy z prawdopodobnie 3 stacjami w Polsce, z czego dwie będą w Warszawie.
U.G.: To jak przyspieszyć ten proces? Od czego zacząć rewolucję wodorową na naszych drogach?
M.P.: Na pewno musimy założyć, że pierwsi klienci na polskie stacje wjadą z Europy Zachodniej. Już jeżdżą samochodami wodorowymi i potrzebują infrastruktury - także w Polsce. Jeśli założymy odległości 300 km między stacjami, to na początek moglibyśmy pokryć kraj siecią 20 stacji. Żeby nasycić nimi rynek, potrzebowalibyśmy tych stacji 50. Jeśli policzymy, że postawienie jednej stacji kosztuje około 4-5 mln złotych, to inwestycja nawet nie jest tak duża. Zwłaszcza, że tu moglibyśmy liczyć na znaczące dotacje z UE.
U.G.: Wodór można produkować z odnawialnych źródeł, ale ponad 90% wodoru na razie stanowi tzw. wodór brudny pozyskiwany z węgla. Kto skontroluje tak istotną kwestię jak pochodzenie paliwa na rynku?
M.P.: Ze względu na sposób produkcji wyróżniamy 4 rodzaje wodoru: zielony, pozyskiwany przy użyciu energii OZE, niebieski, wykorzystujący gaz ziemny, szary - przemysłowy i czarny, pozyskiwany ze zgazowania węgla. Istotą całego zamieszania wokół niego jest to, żeby go w całości produkować z OZE. W Polsce pojawiają się pomysły, żeby zgazowywać węgiel, ale to nonsens i zaprzeczenie idei. Nie będzie dotacji na brudny wodór, więc nie ma co się nad nim zastanawiać. W Unii Europejskiej już jakiś czas temu powstała specjalna organizacja, której zadaniem będzie certyfikowanie wodoru. Ta organizacja będzie systematycznie sprawdzała, czy ten wodór, który sprzedajesz powstał z OZE, czy jest brudny.
U.G.: W jednej ze swoich wypowiedzi określił Pan samochody elektryczne ślepą uliczką motoryzacji. W czym ustępują tym wodorowym?
M.P.: Przewagi samochodu wodorowego nad elektrycznym są trzy: masa, szybkość ładowania i zasięgi. Elektryczne samochody, nawet na bardzo szybkich złączach trzeba ładować przez minimum pół godziny, żeby doładować je do około 80% ich mocy. I teraz można sobie wyobrazić 3-4 auta w kolejce, bo mogą się zdarzyć, i policzyć czas oczekiwania. Warto w tym miejscu także wspomnieć, że ładowanie w warunkach domowych trwa wiele godzin, wymaga inwestycji w ładowarki, złącza i nie daje gwarancji, że nie będą "strzelać" korki. W przypadku auta wodorowego w 3-4 minuty tankuje się do pełna, tj. 4-5 kg paliwa przy ciśnieniu 700 bar. To tak jak zwykłe LPG. Kolejnym problemem elektryków jest zasięg. To są w zasadzie miejskie auta, bo na jednym tankowaniu robią mniej niż 300 km. Jest jeszcze inna kwestia. W USA były takie miejsca, gdzie mieszkało sporo bogatych ludzi, którzy pokupowali sobie Tesle i jak wszyscy zaczęli "tankować" prąd, to padała sieć w całej okolicy. Dzisiejsze sieci energetyczne nie są przystosowane do tak wysokich poborów mocy. Jeśli rozwinie się elektromobilność, to najpierw musi się zmodernizować cała energetyka. Uważam, że samochody elektryczne to na razie jest taki trochę ślepy zaułek motoryzacji. Żeby się z niego wydostać potrzeba by ogromnych dotacji. A że w Polsce dotacje są niewielkie, to i prąd do aut jest droższy niż diesel. A jeśli kupujesz auto droższe od tradycyjnego i jeszcze paliwo cię kosztuje drożej niż zwykły olej, a do tego nie wiesz, czy dojedziesz z punktu A do punktu B, to trzeba być fanatykiem, żeby brnąć w tę zabawę. No i u nas elektryki to nie są auta zeroemisyjne, bo przecież do produkcji prądu używamy węgla. Samochody wodorowe, choć jeszcze nie tak popularne jak elektryczne, stanowią obiecującą alternatywę. Są nie tylko lżejsze od elektrycznych, ale mają też bardzo fajne zasięgi: osobowe przejadą 700-800 km na jednym tankowaniu, a ciężarowe nawet do 1000 km. Do tego mają bardzo duży moment obrotowy, więc są szybkie. I nie chodzi o to, aby nimi pędzić, ale są naprawdę wygodne w eksploatacji. Jeśli tylko pojawi się możliwość, na pewno przesiądę się do auta wodorowego.
Artykuł pochodzi z czasopisma Logistyka 4/2020.
E-wydanie czasopisma jest dostępne w naszej ofercie!
