Międzynarodowa Agencja Energii (IEA) poinformowała, że jeśli świat ma osiągnąć cel zerowej emisji netto do roku 2050, musi produkować około 306 milionów ton zielonego wodoru rocznie. Obecnie tego typu wodór nie jest w zasadzie wprowadzany na rynek, a roczna produkcja wszystkich rodzajów wodoru wynosi zaledwie 87 mln ton. Dlatego też IEA wzywa do zwiększenia ilości tzw. niebieskiego wodoru (wodoru wytwarzanego w instalacjach wykorzystujących technologię wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla), którego będziemy potrzebować 197,6 mln ton rocznie. IEA dodaje, że potrzebne będzie również 16 mln ton różowego wodoru (wytwarzanego z energii elektrycznej pochodzącej z elektrowni jądrowych). Dałoby to łącznie 520 milionów ton wodoru, który byłby wykorzystywany w całym przemyśle, co rozszerzyłoby zakres jego stosowania poza jego dwóch dominujących obecnie odbiorców: produkcję chemiczną i rafinerie ropy naftowej. IEA podaje, że produkcja wodoru będzie musiała rosnąć w tempie 66% w latach 2020-2030, a następnie 23% w latach 2030-2050.

Zielony wodór jest produkowany w procesie elektrolizy wody, który wymaga dużych nakładów energii elektrycznej. Aby metoda ta była neutralna emisyjnie, energia elektryczna zasilająca proces musi pochodzić ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna lub wiatrowa. Warto jednak wiedzieć, że proces ten charakteryzuje się sprawnością na poziomie ok. 70-80% (pomijając sprawność produkcji energii elektrycznej). Dodatkowo, zaledwie 4% światowej produkcji wodoru jest obecnie wytwarzane tą metodą. Ta ścieżka produkcji zielonego wodory jest droższą i bardziej skomplikowaną metodą otrzymywania wodoru niż np. parowy reforming metanu (SMR), który obecnie jest stosowany do produkcji większości wodoru wykorzystywanego w przemyśle. Powstały w technologii SMR wodór niebieski (z wychwytem CO2) i szary (bez wychwytu CO2) stanowi ok. 95% wszystkich produkowanych obecnie rodzajów wodoru.

Jednak produkcja obu typów wodoru powoduje również emisję gazów cieplarnianych z uwagi na towarzyszące jej nakłady energii, na m.in. wytworzenie pary, ogrzanie reaktora, a także sprężanie, transport i magazynowanie powstałego wodoru. Do tego dochodzi również znacząca ilość gazów cieplarnianych uwalnianych na etapie wydobycia gazu ziemnego, czyli surowca do procesu SMR.

Dlatego, pomimo faktu, iż paliwo wodorowe spala się czysto, nie emitując CO2 oraz innych gazów cieplarnianych, jego ślad węglowy nadal jest znaczny i zależny od technologii jego produkcji. Dziś wiemy, że dzięki większej wydajności, lepszym technologiom magazynowania i transportu oraz większym inwestycjom, produkcja zielonego wodoru na dużą skalę jest możliwa, a nawet konieczna. Podsumowując, na horyzoncie jawi się świat bazujący na gospodarce wodorowej, jednak na drodze do jej osiągnięcia konieczne jest poniesienie znaczących nakładów na dalsze badania i rozwój, w szczególności w zakresie zmniejszenia emisji pokrewnych mających miejsce w trakcie produkcji tego „bezemisyjnego” paliwa. Dlatego już od kilku lat Instytut prowadzi prace w zakresie rozwoju technologii umożliwiających produkcję zarówno niebieskiego jak i zielonego wodoru.

Zapraszamy do współpracy.

 



Autor: Rafał Bigda
Zakład Gospodarki o Obiegu Zamkniętym
kontakt: rbigda@ichpw.pl  |  tel.: 32 621 62 13