Międzynarodowa Organizacja Morska wezwała do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o połowę do 2050 r. Wśród potencjalnych paliw mających doprowadzić do zeromisyjności światowej floty, wodór jawi się jako najpoważniejszy kandydat.

Żegluga morska odpowiada za około jedną czwartą wszystkich emisji z globalnego sektora transportu. Emitując prawie miliard ton dwutlenku węgla rocznie, branża żeglugowa stoi w obliczu silnej presji na dekarbonizację w nadchodzących dekadach.

Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO) wezwała do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o połowę do 2050 r., w porównaniu z poziomem z roku 2008.

Wodór jawi się jako lider wśród alternatywnych paliw. W badaniu Global Maritime Forum z marca br., przeanalizowano 106 projektów mających na celu osiągnięcie zerowej emisji w żegludze morskiej na całym świecie i stwierdzono, że prawie połowa tych inicjatyw koncentruje się na wodorze jako niskoemisyjnym źródle paliwa.

Wodór na pokładzie

W 2018 roku Maersk ogłosił, że zamierza uczynić swoje operacje bezemisyjnymi do 2050 roku oraz zmniejszyć emisje dwutlenku węgla o 60 procent do 2030 roku. Na te działania niewątpliwie wpływają zobowiązania rządowe do dekarbonizacji. Dla przykładu, w grudniu 2019 roku, Unia Europejska zobowiązała się do rozszerzenia unijnego systemu handlu emisjami na żeglugę.

Pomimo zainteresowania dekarbonizacją, bezpośrednie perspektywy dla światowego sektora żeglugi nie są jasne. Żegluga międzynarodowa nie wykorzystuje obecnie praktycznie żadnych paliw niskoemisyjnych, opierając się na paliwie bunkrowym. Aby osiągnąć cele Międzynarodowej Organizacji Morskiej, pierwsze statki o zerowej emisji muszą pojawić się w światowej flocie do 2030 roku.

Nie wszystko złoto, co się świeci

Wodór, zapowiadany jako nadzieja dla dekarbonizacji transportu, ma również swoje ciemne strony.

Wodór jest niezwykle łatwopalny i ma większy zakres zapłonu niż inne tradycyjne paliwa, co oznacza, że w połączeniu z tlenem będzie się palił zarówno przy niskich, jak i wysokich stężeniach. Doświadczenie w pracy z gazem ziemnym może być bardzo przydatne przy rozpoczynaniu działań związanych z wodorem w żegludze. Istnieją jednak znaczne różnice pomiędzy tymi różnymi rodzajami paliwa, a konfiguracje pokładowe, które sprawdzają się w przypadku gazu ziemnego, mogą stać się niebezpieczne w przypadku wodoru.

Prócz tego wodór ma mniejszą gęstość energii niż paliwo bunkrowe, co oznacza, że wodorowe ogniwa paliwowe będą zajmować więcej miejsca na statkach towarowych, co wiąże się z kosztami efektywności i kosztami utraconego ładunku.

Jest mało prawdopodobne, aby radykalne obniżenie kosztów, niezbędne do uczynienia ekologicznego wodoru konkurencyjnym cenowo w stosunku do paliw tradycyjnych, było możliwe do osiągnięcia w perspektywie średnioterminowej bez wsparcia rządowego. Wsparcie rządowe, czyli wsparcie pochodzące z podatków; ciężar wdrożeń spocznie na barkach obywateli, a nie firm zajmujących się technologią.

Achy i ochy, czyli wodorowe superlatywy

Każdego roku na świecie produkuje się 70 Mt wodoru do zastosowań przemysłowych, z czego około 10 Mt w Stanach Zjednoczonych. Ponadto oczekuje się, że rynek wodoru będzie się rozwijał, ponieważ koncerny realizują projekty mające na celu zwiększenie zdolności produkcyjnych w oczekiwaniu na rosnące zapotrzebowanie na czystą energię. Dla przykładu Niemcy dążą do stworzenia do 2040 roku 10 GW krajowej mocy dla produkcji ekologicznego wodoru.

Technologia ogniw paliwowych istnieje i może być montowana w większości statków. Aby zasilać statki, wodór musi być ładowany do ogniw paliwowych, w których energia wodoru jest przekształcana w energię elektryczną i cieplną, która zasila mechanizm napędowy statku. Proces ten może zapewnić ciągłe dostawy energii tak długo, jak długo ogniwo jest zasilane paliwem, co stanowi przewagę nad akumulatorami, które trzeba ładować. Wykazano, że sprawność ogniw paliwowych wynosi ponad 60 proc., a w pewnych warunkach możliwe jest osiągnięcie sprawności ponad 80 proc. Ogniwa paliwowe są ciche, nie mają ruchomych części i można je łatwo skalować dla większych statków, ponieważ poszczególne ogniwa można układać jedno na drugim. Większość dzisiejszych statków można by wyposażyć w ogniwa paliwowe. Ponadto, wodorowe ogniwa paliwowe są stosunkowo ciche, co ogranicza zanieczyszczenie hałasem, a jako produkty uboczne uwalniają jedynie parę wodną i tlen, co praktycznie eliminuje zanieczyszczenia powietrza podczas zużycia paliwa.

Wodór może być przechowywany w dużych ilościach przez długi okres czasu. Jest to korzystne dla branży żeglugowej, a także dla transportu, przemysłu i sektora energetycznego.

Kluczową zaletą wodoru w porównaniu z innymi alternatywnymi paliwami jest względna łatwość doposażenia istniejących statków w wodorowe ogniwa paliwowe.

Wprawdzie nie testowano jeszcze żadnych olbrzymich statków z napędem wodorowym, ale promy i mniejsze statki napędzane wodorem były już pilotowane w Stanach Zjednoczonych, czy też Norwegii, zaś szereg innych państw również eksperymentuje ze statkami wodorowymi. Należy odnotować, że istnieje również zainteresowanie wykorzystywaniem biopaliw, jednakże prace wdrożeniowe są na wczesnym etapie zaawansowania.

Konkluzje

W idealnym scenariuszu farmy wiatrowe, panele słoneczne, przypływy i odpływy, inne odnawialne źródła energii napełniałyby zbiorniki statków energią, kiedy tylko mogłyby, aby wykorzystać go później, kiedy byłby potrzebny. Jednak w rzeczywistości nie w ten sposób produkuje się wodór i trzeba skonfrontować ekomarzenia z rzeczywistością.

Jeśli mamy rozwiązać kryzys klimatyczny i zmierzyć się z mniej lub bardziej rozsądnymi międzynarodowymi wytycznymi, musimy traktować działania promocyjne organizacji oraz koncernów z dystansem, decydując się na rozwiązania, które mogą zapewnić redukcję emisji dwutlenku węgla, jakiej rzeczywiście potrzebujemy.

Tomasz Burdzik