Cel 1. Wdrożenie technologii wodorowych w energetyce. Czy wodór jest odpowiedzią na kryzys energetyczny?

Udostępnij:

Polska energetyka wymaga transformacji. To hasło często pojawia się w przestrzeni publicznej w ostatnich latach. Nie bez powodu. Eksperci od dłuższego czasu udowadniają, że w szczególności przestarzały sektor energetyki cieplnej przestaje spełniać wymogi klimatyczne i w niedługiej perspektywie zacznie przynosić znaczne straty, także ekonomiczne. Konieczna jest natychmiastowa modernizacja obecnych zakładów, a jak pokazuje Polska Strategia Wodorowa jedno z najważniejszych narzędzi do jej realizacji stanowi wodór.

Pomimo rosnącego udziału OZE w krajowym miksie energetycznym, polska elektroenergetyka nadal pozostaje silnie uzależniona od paliw kopalnych. Istotny przełom na tym gruncie nastąpił w 2020 roku, który przyniósł zauważalne zmiany w globalnym krajobrazie energetycznym. Wpływ na nie miała przede wszystkim pandemia COVID-19, w trakcie której na całym świecie znacząco zmalało zapotrzebowanie na energię elektryczną, a przez to także ceny węgla oraz gazu ziemnego. W przypadku Polski zapotrzebowanie na energię zmniejszyło się wówczas o około 2,1% w stosunku do roku poprzedzającego.

Już w pierwszych miesiącach 2021 r. eksperci wskazywali na wyraźny spadek w produkcji energii z węgla, która po raz pierwszy w historii nie przekroczyła 70%. Co ciekawe, spadek ten miał miejsce pomimo otwarcia nowych bloków węglowych, m.in. bloku o mocy 910 MW w Elektrowni Jaworzno. Wzrosło natomiast znaczenie gazu, którego udział w krajowym miksie energetycznym przekroczył wówczas 10%.

Rok 2020 przyniósł także dynamiczny rozwój instalacji OZE, w szczególności fotowoltaiki, na którą przeznaczane były coraz bardziej zachęcające systemy wsparcia. Już na początku 2021 r. wskazywano, że 18% produkcji energii elektrycznej w Polsce opiera się na odnawialnych źródłach energii, w tym lądowych farmach wiatrowych (10%), fotowoltaice (1,3%), elektrowniach wodnych (1,3%), źródłach biomasowych (3%) i współspalaniu biomasy (1,4%), a także źródłach biogazowych (0,8%)[1]. Tak intensywny wzrost udziału OZE był wynikiem szybko rosnącej liczby prosumentów zachęconych atrakcyjnymi dofinansowaniami oraz powstawaniem nowych, wielkoskalowych instalacji słonecznych i wiatrowych.

Sytuacja drastycznie zmieniła się w połowie 2021 r. Gospodarcze skutki pandemii, surowa polityka klimatyczna, sytuacja polityczno-ekonomiczna na Starym Kontynencie oraz gwałtowne pobudzenie światowej gospodarki po okresie pandemicznego zastoju, przyczyniły się do powstania kryzysu energetycznego w całej Europie. Jego skutkiem są rekordowe dziś ceny energii elektrycznej, wynikające z podwyżek cen gazu, węgla oraz pozwoleń na emisję dwutlenku węgla. Od kilku miesięcy zagrażają one bezpieczeństwu energetycznemu krajów europejskich, w tym w szczególności Polski, która na dziś dzień nie jest przygotowana do transformacji energetycznej.

Polskie ciepłownictwo wymaga natychmiastowej modernizacji

Najbardziej problematycznym obszarem transformacji zdaje się być polska energetyka cieplna, która opiera się głównie na paliwach węglowych. Przez to przestaje spełniać rosnące wymogi klimatyczne i jest najsilniej narażona na skutki obecnych podwyżek cen paliw oraz zezwoleń na emisję CO₂. Już w 2019 r. cena ciepła sprzedawanego z sieci ciepłowniczej wynosiła średnio 42,78 zł/GJ. Obecne uwarunkowania rynku sprawiają, że szybuje ona do poziomów 60-70 zł/GJ w zależności od wielkości systemu i generowanych przez niego kosztów końcowych. Szczególnym pesymizmem napawa fakt, że to dopiero początek podwyżek, jeśli sytuacja na rynku energii nie ulegnie stabilizacji.

O tę nie będzie łatwo. Polski system energetyki cieplnej wymaga modernizacji i to natychmiastowej, która latami odkładana była na dalszy plan lub realizowana połowicznie, głównie poprzez wymianę starych pieców i kotłów na nieco nowsze. Taka polityka energetyczna daleka jest od celów stawianych przez nowe regulacje klimatyczne i jeśli nie zostanie zmieniona, będzie przynosić coraz więcej strat – zarówno tych środowiskowych, jak i ekonomicznych. Inwestycje w nowe, zeroemisyjne technologie zdają się więc być jedyną szansą na poprawę sytuacji tej gałęzi gospodarki.

A jest co poprawiać. Przeprowadzone analizy wskazują, że na rynku systemów energetycznych w Polsce funkcjonuje obecnie około 5971 podmiotów, w tym najwięcej w województwach Wielkopolskim (880), Śląskim (830) oraz Mazowieckim (621), które nadal jeszcze w ponad 71% operują na paliwach węglowych. Zaledwie w około 9,5% do produkcji ciepła wykorzystuje się energię OZE. To jednocześnie duże wyzwanie, ale i ogromny potencjał rynkowy, które wymagają wyznaczenia odpowiedniej strategii i dalszego kierunku rozwoju sektora oraz modernizacji obecnych, przestarzałych systemów konwencjonalnych w kierunku wykorzystania technologii nisko- i zeroemisyjnych. Tym bardziej, że według zapowiedzi na ten cel ma zostać przeznaczona wysoka pula finansowania. W budżecie UE do 2027 r. na rzecz polskiej transformacji energetycznej zaplanowano ponad 190 mld zł, które należy dobrze wykorzystać.

Rozwiązaniem jest wodór

Potencjał ten dostrzeżony został w Polskiej Strategii Wodorowej, która jako pierwszy cel wskazuje Wdrożenie technologii wodorowych w energetyce. Szczególny nacisk kładzie ona na łączenie sektorów i stawia na wzrost wykorzystania energii elektrycznej z OZE i jej eksploatację w poszczególnych gałęziach gospodarki, w tym w energetyce cieplnej jako podstawowe źródło ciepła dla budynków. Jak wskazuje dokument, potencjał wykorzystania wodoru do redukcji emisji gazów cieplarnianych w obszarze ciepłownictwa w 2050 r. wynosi 68% względem poziomów z roku 2020 oraz nawet 83% względem 1990 r.

Dlaczego wodór?

Jego eksploatacja jako paliwa bazowego w systemach grzewczych ma w najbliższych latach znacząco obniżyć emisyjność sektora i ograniczyć udział paliw konwencjonalnych w łącznej produkcji ciepła. Poza korzyściami środowiskowymi, obniżeniem ilości spalin i poprawą komfortu naszego codziennego życia, wodór będzie wpływał na uniezależnienie kraju od sytuacji na europejskim i światowym rynku paliw oraz w dłuższej perspektywie na poprawę bezpieczeństwa energetycznego. Warunkiem koniecznym są jednak inwestycje w instalacje do produkcji i spalania wodoru zielonego. Tylko on, dzięki wykorzystaniu energii z OZE jest gwarantem całkowitej zeroemisyjności procesów.

Wodór jest doskonałym nośnikiem i magazynem energii odnawialnej. Umożliwia bowiem jej krótko- i długoterminowe przechowywanie oraz późniejsze przetwarzanie z powrotem w energię elektryczną, dzięki zastosowaniu ogniw paliwowych. Wodór zapewnia więc bilansowanie systemu energetycznego, poprzez magazynowanie energii w czasie nadwyżek i redukcję ryzyka powstania niedoborów w czasie, gdy warunki atmosferyczne przestają być sprzyjające. Dotychczas niewielki udział OZE w miksie energetycznym był efektem wyższych kosztów oraz problemu ich niestabilności i braku efektywnych narzędzi magazynowania, a według planów ich łączny udział w produkcji energii elektrycznej w Polsce ma wynosić co najmniej 32% do 2030 r. Wodór otwiera nowe perspektywy i sprawia, że wizja gospodarki opartej wyłącznie o energię odnawialną staje się coraz bardziej realna.

Wdrożenie technologii wodorowych w energetyce

W obszarze wykorzystania wodoru w energetyce Polska Strategia Wodorowa wskazuje na konieczność wsparcia projektów badawczo-rozwojowych, stworzenie sprzyjającego środowiska regulacyjnego oraz odpowiednich warunków dla ich wdrażania i komercjalizacji.

W perspektywie do 2025 r. przewiduje m.in. uruchomienie instalacji P2G klasy 1 MW na bazie polskich technologii, których zadaniem będzie stabilizacja pracy sieci. Instalacje mają produkować 3150 MWh wodoru rocznie. Kolejnym etapem będzie wsparcie projektów w obszarze współspalania wodoru w turbinach gazowych, a także projektów badawczo-rozwojowych w kontekście projektowania układów ko- i poligeneracyjnych dla bloków mieszkalnych, małych osiedli oraz budynków użyteczności publicznej (od 10 kW do 250 kW) z wykorzystaniem ogniw paliwowych. Ciekawym celem jest także wykorzystanie istniejących wielkoskalowych kawern solnych i zbadanie ich możliwości oraz warunków technicznych pod magazynowanie wodoru.

W perspektywie do 2030 r. uruchomione zostaną intalacje ko- i poligeneracyjne, m.in. elektrociepłownie średniej wielkości, które zaspokajać będą zapotrzebowanie na około 580 GWh rocznie. Wdrożone zostaną także systemy magazynowania energii za pomocą wodoru, które zapewnią ok. 4700 MWh wyprodukowanej energii przy wkładzie 11 GWh. Ostatnim z wymienionych działań w perspektywie bieżącej dekady jest realne wdrożenie układów ko- i poligeneracyjnych dla bloków mieszkalnych, małych osiedli oraz obiektów publicznych od 10 kW do 250 kW.

Nie można zaprzeczyć, że działania opisane w PSW pozostają ogólne i są zaledwie zaczątkiem tego, co musi zostać zrealizowane jeśli wodór ma się stać realnym remedium na problemy klimatyczne, także w najtrudniejszych sektorach gospodarki. Dają jednak zarys tego, w jakim kierunku już dziś powinna zmierzać energetyka w Polsce i mogą stanowić podstawy transformacji energetycznej kraju w najbliższych latach.


[1] Raport „Transformacja energetyczna w Polsce. Edycja 2021”, Forum Energii

Zobacz również

Bądź na bieżąco!

Zapisz się na newsletter: