Wodór – nowe otwarcie dla technologicznego świata
Dzisiaj wyjaśnię, dlaczego rewolucja wodorowa jest tematem tak zagmatwanym. Sporo w opowieści o wodorze manipulacji i obietnic, których nie da się na dzisiaj spełnić. Ale… wodór to rzeczywiście może być nasza przyszłość.
Spis treści
Wodorowa rewolucja – wprowadzenie
Wodór to z jednej strony najstarszy i najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie, a z drugiej dzisiaj chyba najbardziej pożądane źródło energii na Ziemi. To paradoks, bo skoro czegoś jest tak dużo, dlaczego nie korzystamy z tego już od dawna? Kolejny paradoks jest taki, że choć wodór uważany jest za źródło najczystsze z możliwych, dzisiaj w 99% uzyskiwany jest w procesach, które wymagają paliw kopalnych i oznaczają emisję gazów cieplarnianych.
Wodór jako paliwo pojawiał się już w kilku moich filmach, ale po ostatnim COP28, który zakończył się w sumie niczym, jakoś nabrałem ochoty na podsumowanie tematu. Temat jest niby prosty. Wodór to pierwszy pierwiastek, jaki pojawił się po wielkim wybuchu, wszystkie gwiazdy są z niego zbudowane, jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we wszechświecie. Buduje cząsteczkę wody, a więc jest też powszechny na Ziemi. Nic tylko brać i korzystać.
No niestety sprawa jest bardziej skomplikowana. Na Ziemi wolnego, niezwiązanego wodoru w zasadzie nie ma. A szkoda, bo jako paliwo jest wydajny, a produkty jego spalania są neutralne dla środowiska. Przy odpowiedniej ilości energii, można go z wody odzyskiwać i spalając – z powrotem – w cząsteczkę wody zamykać, dowolną ilość razy. Tyle tylko, że za każdym razem więcej w to energii wkładamy, niż z tego procesu odzyskujemy.
Źródłem wodoru mogą być też węglowodory, czyli ogromna grupa związków, które wydobywamy i do których zalicza się gaz ziemny, ropa czy węgiel. Węglowodory, jak sama nazwa wskazuje, to różnej długości łańcuchy połączonych z sobą atomów węgla z dołączonymi do nich wodorami.
Węglowodory wydobywamy i spalamy nie z powodu tych wodorów, tylko łańcuchów węglowych, ale w wyniku przeróbki chemicznej nauczyliśmy się z nich wyciągać wodory. Tyle tylko, że w całej rewolucji nie chodzi o to, by wydobywać paliwa kopalne i pozyskiwać z nich wodór przy emisji CO2, ale by nie wydobywać paliw kopalnych.
Gdyby dzisiaj zatrzymać wydobycie i przeróbkę paliw kopalnych, znika 99% wodoru na rynku. Bo 99% wodoru na rynku jest z paliw bardzo niezielonych.
Wątpliwości związane z wodorem
Istnieją wciąż nierozpoznane złoża czystego wodoru, ale droga do ich zmapowania i wydobywania jest bardzo długa. Może się też okazać, że ich ilość jest niewystarczająca do tego, by przeprowadzić wodorową rewolucję. A zegar tyka.
Sprawy bardzo nie ułatwia fakt, że wodór jako najmniejszy atom jest w magazynowaniu i transporcie bardzo kłopotliwy. Jest mały, łatwo ucieka. No ale tę lekcję już chyba odrobiliśmy i mamy zarówno materiały, jak i procedury, które pozwalają w bezpieczny sposób się z nim obchodzić.
Po to, by wodór mógł być realną alternatywą a nie ciekawostką, jego cena musi być niższa. Na wysoką cenę wpływ wiele czynników, w tym te, o których już wspomniałem. Rachunek ekonomiczny jest więc kluczowy i nie raz już był powodem zamknięcia wodorowych projektów o lokalnej i regionalnej skali.
Tak było ostatnio w Wielkiej Brytanii czy chociażby na Śląsku, gdzie mimo dofinansowania do autobusów wodorowych przyznanego przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, władze regionu zamierzają wycofać się z projektu po podliczeniu wszystkich kosztów.
Żeby rachunek stał się bardziej atrakcyjny, potrzebne są niższe ceny, te uzyskuje się, osiągając odpowiednią skalę, a do tego potrzebna jest infrastruktura. Jak zatem osiągnąć infrastrukturę, skoro podaż jest mała, a ceny wysokie? To błędne koło. By zachęcić do inwestycji w technologie wodorowe, w październiku 2021 roku opublikowana została Polska Strategia Wodorowa.
Polska może być aktywnym graczem na rynku wodoru, bo jesteśmy trzecim w Unii jego producentem i piątym największym na świecie. Ale… w Polsce produkuje się głównie tzw. wodór szary. Co to znaczy? Że powstaje z gazu ziemnego przy równoczesnej emisji gazów cieplarnianych. Jest jeszcze wodór czarny, czyli taki, który powstaje z węgla kamiennego i wodór brązowy z węgla brunatnego.
Wodór niebieski to taki, który powstaje z paliw kopalnych, ale przy wychwycie CO2, a zielony to taki, który powstaje z rozbicia cząsteczki wody, ale przy użyciu energii odnawialnej. Jest jeszcze wodór biały, to ten z naturalnych złóż geologicznych. Te różne kolory nie oznaczają, że wodór jest jakiś inny, te kolory mówią w jakim procesie wodór powstał.
Czy gra jest warta świeczki?
Mamy więc sytuację taką. Mimo obiektywnych trudności z transportem i magazynowaniem, udało się pokonać wszystkie kluczowe trudności. Po drugie, wodór jest bardzo dobrym paliwem, tyle tylko, że nie mamy wodoru. Możemy go produkować z wykorzystaniem paliw kopalnych, ale nie o to w tej rewolucji chodzi.
Możemy też liczyć na znalezienie jego naturalnych złóż. Ale nawet gdy znajdziemy ich odpowiednio dużo, na stworzenie technologii wydobycia go być może przyjdzie poczekać bardzo długo. Pozostaje więc wydobywanie go z wody. Ale… Czy to ma sens, skoro wyciągnięcie atomu wodoru z cząsteczki wody kosztuje więcej energii, niż uzyskamy ze spalania go?
Otóż moim zdaniem ma sens. I podam prosty przykład. Wczoraj Polska miała nadprodukcję energii z powodu silnego wiatru. Cena energii była ujemna czyli – obrazowo mówiąc – ktoś, kto odebrał energię, dostawał za to pieniądze. Takie sytuacje się zdarzają i wraz z rozwojem źródeł odnawialnych będą się zdarzały coraz częściej.
Turbiny wiatrowe czy panele fotowoltaiczne nie są źródłami stabilnymi i to stanowi ogromne wyzwanie dla systemów energetycznych. I tu pojawia się wodór. Nie tyle jako źródło energii, ile raczej jej magazyn. Zamiast więc płacić komuś za odbiór prądu, gdy mamy go za dużo, tą nadwyżkę można byłoby zmagazynować w wodorze. Czyli innymi słowy wykorzystać do rozbijania cząsteczek wody.
Tlen może iść do atmosfery – mamy go tam coraz mniej – a wodór do magazynu. Gdy zapotrzebowanie na energię rośnie, wodór z magazynu jest spalany, dostajemy energię i czystą cząsteczkę wody, którą możemy wypuścić do środowiska, jeżeli chcemy. Wodór z magazynu możemy wykorzystać na wiele sposobów, niekoniecznie w energetyce, a np. w transporcie. Ale tam ten proces jest identyczny. W jednym z moich filmów pokazywałem wodorowy samochód, Toyotę Mirai, i to, że z jej rury wydechowej wylatuje czysta woda.
Być może kiedyś każdy kto ma panele fotowoltaiczne będzie mógł kupić niewielkie urządzenie do własnej produkcji wodoru? Taki wodorowy powerbank? Być może będzie można z niego zatankować wodorowy samochód? Na razie takich urządzeń nie ma, ale kto wie, co przyniesie przyszłość.
Materiał został zrealizowany w ramach projektu MYŚL PO POLSKU, który ma za zadanie zwiększać świadomość społeczeństwa w zakresie rozwoju techniki i innowacji oraz wdrożenia nowych rozwiązań technicznych w gospodarce.
Wybrane źródła:
https://www.bbc.com/news/business-67541581
https://www.gov.pl/web/klimat/polska-strategia-wodorowa-do-roku-2030
Newsletter NTL
Zostaw nam swój adres email i odbierz darmowy rozdział najnowszej książki Tomasza Rożka „Akademia Superbohaterów”
Podcasty NTL
