Wprowadzanie wodoru do miksu energetycznego będzie wolniejsze niż dotąd prognozowano. Dzieje się tak z powodu słabego zaangażowania wielu rządów w realizację polityki przestawienia energetyki na wodór oraz małego przekonania banków do  finansowania projektów wodorowych. Inicjatywy i projekty mają charakter demonstratorów i nie oznaczają automatycznej zmiany na skalę przemysłową.

– Wodór prawdopodobnie zaspokoi zaledwie 5% światowego zapotrzebowania na energię do 2050 roku, o dwie trzecie mniej niż powinno znaleźć się na drodze do zerowej emisji netto – alarmuje Remi Eriksen, Prezes i CEO Grupy DNV we wstępie do najnowszego raportu DNV.

– Wodór będzie prawdopodobnie stanowił 11% koszyka energetycznego do 2050 roku. – prognozują  eksperci DNV w opracowaniu Hydrogen Forecast to 2050.

Wodór 0,5% do 2030

W raporcie przewiduje się, że w 2030 wodór w miksie energetycznym zapewni tylko 0,5% popytu na energię, a w będzie to jedynie 5%. Natomiast aby osiągnąć cele porozumienia paryskiego, wykorzystanie wodoru w zaspokajaniu potrzeb energetycznych musiałaby się potroić. Wtedy dałoby się uzyskać 15% zapotrzebowania na energię z wodoru do połowy wieku.

– Wodór jest niezbędny do dekarbonizacji sektorów, których nie można zelektryfikować, takich jak lotnictwo, transport morski i produkcja wysokotemperaturowa, i dlatego powinien być traktowany priorytetowo w tych sektorach – stwierdził Remi Eriksen, prezes i dyrektor generalny DNV i odpowiada dlaczego nie osiągniemy 15% udziału wodoru w zaspokajaniu potrzeb energetycznych w 2050 roku.

– Polityki [energetyczne państw] nie dostrzegają znaczeniu wodoru. Państwa powinny  wspierać zróżnicowanie sposobów wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych oraz wychwytywania i składowania dwutlenku węgla jako kluczowych elementów w produkcji niskoemisyjnego wodoru – podkreśla Eriksen.

Wodorowa Australia

Na przekór tym prognozom Australia zamierza do 2050 roku zbudować przemysł wodorowy, który według obliczeń rządowej agencji CSIRO może osiągać sprzedaż 11 mld dolarów australijskich (7,5 miliarda dolarów) rocznie. Inwestycje w produkcję wodoru mogą przełożyć się na przychody z energetyki, eksportu, logistyki i rozwoju nowoczesnych przemysłów.

Już dzisiaj rząd Australii finansuje mocno 23 instytucje aktywnie badające produkcję i wykorzystanie wodoru oraz zainwestował w nowe 23 projekty demonstracyjne i obiekty badawcze dotyczące wodoru w całej Australii – informuje CSIRO w raporcie Hydrogen Research Development & Demonstration.
Instytucjom badawczym zlecono opracowanie tańszych niż dotąd stosowane metod produkcji wodoru. Prace prowadzone są nad optymalizacją elektrolizy, konwersją paliw kopalnych oraz biomasy i odpadów. Specjalne środki przeznaczono na  produkcję chemicznego nośnika wodoru oraz rozszczepianie wody termalnej. Bada się również możliwość produkcji wodoru z materiałów biologicznych, a także wykorzystując procesy fotochemiczne i fotokatalityczne.

Instytut Badań Ekonomicznych dla ASEAN prognozuje, że Australia może zaspokoić 42% zapotrzebowania na wodór w Azji Wschodniej do 2040 r., a MAE oblicza, że ​​biorąc pod uwagę swoje zasoby naturalne, Australia może wyprodukować prawie 100 mln ton ekwiwalentu ropy naftowej. W raporcie zleconym przez ARENA, ACIL Allen wycenił eksport w 2040 r. w przedziale od 2,6 miliarda do 13,4 miliarda dolarów.

Szwecja –wodór od kopalni do stalowni

W Szwecji powstała Inicjatywa HYBRIT, którą utworzyły firmy SSAB, LKAB i Vattenfall. Chodzi i produkcję na skalę przemysłową i komercyjną żelaza i stali opartej na wodorze. Inicjatorzy  zamierzają opracować linię technologiczną, która zapewni ekologiczny proces wytwarzania stali od kopalni po wyrób hutniczy wolny od stosowania paliw kopalnych. Inicjatywa HYBRIT otrzymała wsparcie Unii Europejskiej 143 mln euro.

To jeden z wielu innowacyjnych projektów wykonywanych w ramach Funduszu Innowacji. O wsparciu projektów wodorowych z tego funduszu informowano na lipcowej konferencji Hydrogen Info Day, zorganizowanej przez NCBR. Przypomnijmy, że Fundusz Innowacji UE to jeden z największych na świecie programów finansowania innowacyjnych technologii niskoemisyjnych, które pomagają zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych.

Unia Europejska inwestuje łącznie ponad 1,1 miliarda euro w siedem projektów, które obejmują szeroki zakres odpowiednich sektorów w celu dekarbonizacji europejskiego przemysłu i sektorów energetycznych, takich jak chemia, stal, cement, rafinerie oraz energetyka i ciepło.

Potrzebne gigawaty i rurociągi

Według prognozy DNV ekologiczny wodór oparty na energii elektrycznej – wytwarzany przez oddzielanie wodoru z wody za pomocą elektrolizerów – będzie dominującą formą produkcji do połowy wieku, stanowiąc 72% produkcji. Jeśli ma być to wodór „zielony” będzie to wymagało zwiększenia produkcji energii odnawialnej i uzyskania takiej nadwyżki nad bieżącymi potrzebami, by zasilić elektrolizery o mocy 3100 gigawatów.

– To ponad dwukrotnie więcej niż dzisiejsza łączna moc zainstalowana energii słonecznej i wiatrowej – wyliczyli eksperci DNV i zaznaczają, że na obecnym etapie „niebieski wodór – wytwarzany z gazu ziemnego z wychwyconymi emisjami – ma do odegrania większą rolę w perspektywie krótkoterminowej (około 30% całkowitej produkcji w 2030 r.), ale jego konkurencyjność zmniejszy się wraz ze wzrostem mocy wytwórczych energii odnawialnej i spadkiem cen’.

Według prognoz DNV, globalne wydatki na produkcję wodoru dla celów energetycznych od teraz do 2050 r. wyniosą 6,8 bln USD, dodatkowo niezbędne będzie 180 mld USD na rurociągi wodorowe i 530 mld USD na budowę i eksploatację terminali amoniaku. Popyt na wodór doprowadzi w przyszłości do zmiany przeznaczenia ponad 50% rurociągów z gazociągów gazu ziemnego na rurociągi transportujące wodór.

– Oczekuje się, że koszt zmiany przeznaczenia rurociągów wyniesie zaledwie 10-35% nowych kosztów budowy. Wodór będzie transportowany rurociągami na średnie odległości w obrębie krajów i między nimi, ale nie między kontynentami – przewiduje DNV.

Handel wodorem raczej lokalny

Światowy handel wodorem będzie ograniczony przez wysokie koszty skraplania wodoru do transportu zbiornikowcami oraz niską gęstość energii wodoru. Amoniak będący pochodną wodoru, który jest bardziej stabilny i może być łatwiej transportowany statkiem, będzie dystrybuowany na całym świecie.
Nie będzie możliwe zbyt wczesne powszechne wykorzystanie wodoru na masową skalę.  Wynika to z trudnych do zniwelowania procesów produkcji wysokotemperaturowej, takich jak produkcja żelaza i stali, w których obecnie wykorzystuje się węgiel i gaz ziemny. Stąd inicjatywa szwedzkich producentów stali spotkała się z wsparciem Unii Europejskiej.

Kluczowe znaczenie dla dekarbonizacji masowego transportu, takiego jak transport morski, będą miały inne paliwa alternatywne. Metanol i amoniak nie będą jednak stosowane na masową skalę do lat 30. XX wieku – twierdzą eksperci DNV. Podobny pogląd wyrażają eksperci amerykańscy.

Długi rejs wodoru

– Amoniak i wodór będą głównymi elementami szybkiej dekarbonizacji przemysłu żeglugowego w każdym scenariuszu netto do 2050 roku. Produkcja energii elektrycznej, dojrzałość technologiczna elektrolizerów, moce produkcyjne i wdrożenie CCUS (Carbon Capture and Storage) na dużą skalę są na ścieżce krytycznej dla długoterminowego sukcesu te paliwa – twierdzą analitycy ABS w obszernym raporcie “Setting the Course to Low Carbon Shipping: Zero Carbon Outlook”.

Analizuję możliwe tempo wprowadzania paliw alternatywnych BAS odwołuje się do procesu wprowadzania do napędu silników gazu.
– 10 lat zajęło opracowanie infrastruktury bunkrowania LNG, z którego korzysta mniej niż 1% globalnej floty. Inne paliwa alternatywne staną przed podobnymi wyzwaniami związanymi z rozwojem infrastruktury, regulacjami i łańcuchem dostaw – zauważają eksperci ABS.

– Największym wyzwaniem naszego pokolenia – i następnego – będzie dekarbonizacja branży żeglugowej – powiedział Christopher J. Wiernicki, Prezes Zarządu, Prezes i Dyrektor Generalny ABS w czasie prezentacji raportu.

– Dlatego firma ABS opublikowała tę prognozę, aby poinformować branżę żeglugową znajdującą się w trakcie rejsu na nieznane wody wyzwania związanego z redukcją emisji substancji szkodliwych do 2030/2050. Przedstawiony został scenariusz, aby pomóc skupić się na licznych problemach związanych z ruchem na rzecz dekarbonizacji, który ewoluuje od dzisiejszych ambicji do jutrzejszej rzeczywistości – wyjaśnił cele raportu Wiernicki.

Zróżnicowanie regionalne

– Absorpcja wodoru będzie się znacznie różnić w zależności od regionu, na co duży wpływ ma polityka. Europa jest prekursorem, w którym wodór ma zająć 11% miksu energetycznego do 2050 r., ponieważ polityka umożliwia zarówno rozpoczęcie zwiększania produkcji wodoru, jak i stymulowanie zużycia końcowego – twierdzą autorzy raportu DNV.

Ich zdaniem regiony OECD i Pacyfiku uzyskają 8% wodoru w miksie energetycznym w 2050 r. Natomiast kraje Ameryki Północnej osiągną 7% mimo, że mają skonkretyzowane strategie, cele i zapewnione finansowanie projektów. W tym regionie hamulcem może być fakt, że kraje te mają niższe koszty emisji dwutlenku węgla.  Chiny w 2050 r. mogą osiągnąć 6% energii z wodoru. Wynika to z faktu, że Chiny mają dobrze sformułowane cele dekarbonizacji gospodarki  i zapewnione długoletnie finansowanie projektów wodorowych do 2035 roku.

Do roku 2050 te cztery regiony będą wspólnie zużywać dwie trzecie światowego zapotrzebowania na wodór do celów energetycznych. Wodór w energetyce może więc stanowić szansę na spowolnienie ocieplenia, którego skutki odczuwamy tego lata szczególnie mocno, nie tylko w Europie.

Fot. Depositphotos