Unia Europejska stawia na wodór

W lipcu Komisja Europejska opublikowała dokument pn. „Strategia wodorowa dla Europy neutralnej dla klimatu”. Wskazuje ona na wodór jako sposób na osiągnięcie neutralności klimatycznej (UE zakłada, że kontynent nasz powinien taką neutralność osiągnąć do 2050 roku).

Strategia posiada tzw. mapę drogową określającą pewne etapy osiągnięcia określonego w dokumencie celu – do roku 2025 wspierana będzie instalacja elektrolizerów wodorowych o mocy co najmniej 6 GW zasilanych wyłącznie energią odnawialną. W latach następnych wodór ma stać się nieodłączną częścią zintegrowanego systemu energetycznego UE. Produkcja miałaby wzrosnąć do 10 mln ton odnawialnego wodoru w UE, a moc wynieść co najmniej 40 gigawatów. Natomiast do 2050 r. technologie odnawialnego wodoru miałby osiągnąć dojrzałość.

Sam dokument wskazuje, że wodór można wytwarzać różnymi procesami nie precyzując na jakie rozwiązania należy stawiać – związane są z tym szerokie zakresy emisji, w zależności od zastosowanej technologii i źródła energii. Podkreślono również różne konsekwencje kosztowe i wymagania materiałowe. W dokumencie wymieniono kilka procesów:

· „Wodór wytwarzany na bazie energii elektrycznej ”odnosi się do wodoru wytwarzanego w wyniku elektrolizy wody (w elektrolizerze zasilanym energią elektryczną), niezależnie od źródła energii elektrycznej.

• „Odnawialny wodór” wytwarzany w wyniku elektrolizy wody
• „Czysty wodór” oznacza wodór odnawialny
• „Wodór pochodzący z paliw kopalnych” odnosi się do wodoru wytwarzanego w wyniku różnych procesów
• „Wodór pochodzący z paliw kopalnych z wychwytywaniem dwutlenku węgla” jest częścią składową wodoru pochodzącego z paliw kopalnych, ale wychwytywane są gazy cieplarniane emitowane w ramach procesu produkcji wodoru
• „Wodór niskowęglowy” obejmuje wodór pochodzący z paliw kopalnych z wychwytywaniem dwutlenku węgla oraz wodór wytwarzany z energii elektrycznej
• „Paliwa syntetyczne otrzymywane z wodoru” odnoszą się do różnych paliw gazowych i ciekłych na bazie wodoru i węgla.

Generalnie wydaje się że opracowanie taniej, wydajnej i szybkiej metody produkcji wodoru, jest podstawowym warunkiem, który musi być spełniony by wodór mógł zastąpić bieżące nośniki energii. W obecnej chwili 48% produkowanego wodoru powstaje w efekcie reformingu metanu przy użyciu pary wodnej, 30% z ropy naftowej głównie w rafineriach, 18% z węgla a pozostałe 4% z elektrolizy wody. Na czym polegają poszczególne procesy?

• Reforming benzyny polega na zwiększeniu liczby oktanowej w procesie odwodornienia węglowodorów nasyconych i otrzymaniu aromatycznych.
• Reforming metanu lub innego węglowodoru przeprowadza się w rurkach ceramicznych wzbogaconych niklem odgrywającym rolę katalizatora. Reforming metanu parą wodną jest obecnie najpowszechniejszą przemysłową metodą otrzymywania wodoru. Sprawność konwersji węglowodorów w wodór przy użyciu najnowocześniejszych reformerów osiąga nawet 90%. Jednak przy użyciu małych i mobilnych systemów, wartość ta jest znacznie niższa.
• Elektroliza wody pozwala na otrzymanie wodoru najwyższej czystości, przekraczającej 99,9%. Krótki czas rozruchu aparatury i łatwość jej obsługi zadecydowały o preferowaniu tej metody produkcji wodoru przy zastosowaniach w ogniwach paliwowych.

Należy wspomnieć też o jeszcze innych metodach wytwarzania wodoru:

• Metody biologiczne – wodór może być produkowany przez najróżniejsze mikroorganizmy jako produkt uboczny procesu fotosyntezy. Jednym z przykładów takiego mikroorganizmu może być glon Chlamydomonas reinhardtii, który w momencie usunięcia siarczanów z pożywki zaczyna wytwarzać wodór w efekcie działania enzymu hydrogenaza. Gazowy wodór generowany jest w ilości 4 ml/h z litra kultury tych alg.
• Metoda Habera-Boscha – polega ona na rozkładzie pary wodnej przy użyciu rozgrzanego do wysokiej temperatury koksu i prowadzi do powstania wodoru mocno zanieczyszczonego tlenkiem węgla. W trakcie tego procesu, tlenek węgla może być usunięty poprzez przeprowadzenie reakcji katalitycznej.

Jako ciekawostkę należy podać, że Polska odpowiada za 14 proc. europejskiej produkcji wodoru – łączna produkcja to około jednego miliona ton. Stoimy przed olbrzymią szansą aby nasz kraj stał się zagłębiem produkcji i rozwoju ogniw wodorowych, które mogą być wykorzystane np. do napędzania zeroemisyjnych aut. W odróżnieniu od coraz częściej lansowanych samochodów elektrycznych (których czas ładowanie akumulatorów liczy się w godzinach) tankowanie wodoru przypomina tankowanie klasycznych samochodów, a z rury wydechowej wydobywa się para wodna!

I gdzie jest miejsce dla naszej branży? Na razie jako Izba walczymy o biogazownie w każdym powiecie i ostatnio nasz głos zaczyna docierać do decydentów. Kiedy już z całości osadu będziemy produkować metan przyjdzie być może czas na następny krok, bo jak już zostało wspomniane reforming metanu jest jednym z podstawowych metod uzyskiwania wodoru.

Tak więc możemy stworzyć następny stopień w drodze do gospodarki w obiegu zamkniętym dla naszej branży.

Adam Gołebiewski
Główny specjalista ds. technicznych IGWP