O wodorze jako paliwie przyszłości pisaliśmy nie raz. W szczególności w odniesieniu do obszaru transportu, o którym od dawna mówi się, że jako pierwszy przejdzie rewolucję wodorową. To dlatego, że technologie ogniw paliwowych już teraz są na etapie umożliwiającym ich masową produkcję i komercjalizację. Znaczenie wodoru jako paliwa alternatywnego w transporcie podkreśla także Polska Strategia Wodorowa i stawia jego wykorzystanie jako drugi ze swoich kluczowych celów.
Coraz bardziej surowa polityka klimatyczna Unii Europejskiej prowadzona w ostatnich latach oddziałuje bezpośrednio na strategie transformacji energetycznej przyjmowane przez państwa członkowskie. Obok wykorzystania w energetyce i przemyśle, wodór ma był paliwem przyszłości, które umożliwi redukcję emisji dwutlenku węgla w całym sektorze transportu – począwszy od transportu lądowego i drogowego, poprzez kolejowy, morski, a nawet, w dłuższej perspektywie powietrzny.
Pojazdy wodorowe
Badania nad możliwością zastosowania wodoru w transporcie są prowadzone od XIX wieku. Wówczas gaz wykorzystywany był do napędzania wczesnych silników spalinowych, a także balonów. Pierwsze egzemplarze nie spełniły jednak oczekiwań ówczesnych konsumentów i zostały wyparte przez konwencjonalne silniki spalinowe, których technologia w niedługim czasie przeżyła swój wielki rozkwit.
W ciągu kolejnych lat silniki spalinowe na paliwa kopalne zdominowały rynek. Sytuacja zaczęła się jednak zmieniać w ostatnich trzydziestu latach wraz ze wzrostem świadomości społeczeństwa na temat środowiska i zanieczyszczeń, których skutkiem są postępujące zmiany klimatyczne. Tak zapoczątkowany został boom na pojazdy elektryczne i ich producentów w tym amerykańską Teslę.
Obecnie cały świat coraz uważniej przygląda się pojazdom wodorowym – zarówno wodorowym silnikom spalinowym, jak i pojazdom na ogniwa paliwowe FCEV, które wskazuje jako największą szansę dla elektryfikacji najtrudniejszych sektorów transportu – długodystansowego i towarowego, kolejowego, a nawet lotnictwa. Dlaczego? Ponieważ w przeciwieństwie do pojazdów BEV (Battery Electric Vehicles) zapewniają dłuższy zasięg, o czym świadczy osiągnięty rekord Toyoty Mirai, która pokonała 1360 km na jednym tankowaniu, a także dużo krótszy czas ładowania (3-10 min).
Jak działają wodorowe ogniwa paliwowe?
Ogniwa paliwowe to urządzenia, które umożliwiają generowanie energii elektrycznej służącej do napędzania silnika, dzięki zachodzącym w nich procesom elektrochemicznym. Ich budowa uwzględnia wykorzystanie dwóch elektrod – anody i katody, które są odseparowane elektrolitem w formie stałej lub płynnej. Paliwo (w tym przypadku wodór) doprowadzane jest na anodę w sposób ciągły i rozbijane w reakcji katalitycznej na protony i elektrony. Pierwsze z nich przenikają do katody, gdzie podawany jest tlen. W wyniku tych reakcji powstają aniony tlenkowe, które następnie reagują z kationami wodorowymi wytwarzając wodę. W rezultacie reakcji elektrochemicznej generowany jest prąd elektryczny napędzający silnik, a produktami ubocznymi są wspomniana woda i ciepło. Co istotne, gdy w procesie wykorzystujemy wodór zielony, charakteryzuje się on zerową emisją. Przekłada się to bezpośrednio na korzystny efekt środowiskowy i poprawę komfortu życia mieszkańców miast, którzy nie są codziennie narażeni na wdychanie toksycznych spalin.
Polska Strategia Wodorowa: wodór umożliwi osiągnięcie niskoemisyjnej mobilności
Zalety wodoru jako paliwa oraz pojazdów FCEV podkreśla także Polska Strategia Wodorowa, która w pierwszej kolejności wskazuje konieczność wykorzystania autobusów na ogniwa paliwowe w publicznym transporcie miejskim. Tym bardziej, że według nowych regulacji europejskich zawartych w pakiecie Fit for 55 oraz Ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych lokalne samorządy i zakłady komunikacji miejskiej zostały zobligowane do zapewnienia min. 30% autobusów zeroemisyjnych we flotach użytkowanych pojazdów komunikacji miejskiej już w 2028 r.
Strategia zakłada, że na przestrzeni najbliższych pięciu lat możliwe będzie stworzenie warunków do wdrożenia i eksploatacji 500 wyprodukowanych w Polsce autobusów wodorowych. Mają one generować roczny popyt na nowe paliwo rzędu 3232 t. By sprostać takiemu zapotrzebowaniu w perspektywie do 2025 r. na terenie kraju mają powstać 32 stacje tankowania wodoru. W pierwszej kolejności ulokowane w dużych aglomeracjach miejskich oraz obszarach gęsto zaludnionych, w których na tę chwilę wdrożenie zeroemisyjnych autobusów jest najbardziej opłacalne ekonomicznie.
Z kolei w perspektywie dekady (do 2030 r.) liczba eksploatowanych autobusów ma wzrosnąć do 2000, a wraz z nią zapotrzebowanie na paliwo (ok. 32 462 t/rok) oraz liczba niezbędnej infrastruktury tankowania. Ma się także rozwijać wodorowy transport kolejowy i morski, dzięki stopniowemu zastępowaniu obecnych statków oraz lokomotyw spalinowych i elektrycznych tymi na ogniwa paliwowe.
Istotnym elementem strategii wodorowej w obszarze transportu jest również zbadanie możliwości i opłacalności zastosowania w transporcie gazów syntetycznych, produkowanych w procesie metanizacji wodoru i ich wdrożenie do użytkowania do 2030 r.
Polska Strategia Wodorowa: w Polsce brakuje stacji tankowania wodoru
Cele stawiane w strategii są wyjątkowo ambitne i stanowią ogromne wyzwanie dla dopiero kiełkującego rynku wodoru w Polsce. Tym bardziej, że mamy 2022 r, a na terenie kraju nie funkcjonuje ani jedna stacjonarna stacja tankowania wodoru. Budowa 32. w przeciągu zaledwie trzech lat jest niezwykle trudna do wyobrażenia.
Dotychczas tworzenie odpowiedniej infrastruktury blokowały stosunkowo wysokie koszty oraz brak jednolitych regulacji prawnych w obszarze wodoru. Dlatego tym większym optymizmem napawają planowane programy dofinansowań. W tym ogłoszony w listopadzie przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej program „Wsparcie infrastruktury do ładowania pojazdów elektrycznych i infrastruktury do tankowania wodoru”. Przewiduje on budżet na poziomie 870 mln zł, z których 100 mln zostanie przeznaczonych na budowę stacji tankowania wodoru. Według planów w ramach programu ma ich powstać 20. Z dofinansowania będą mogły skorzystać samorządy, spółdzielnie i wspólnoty oraz firmy prywatne.
Rozporządzenie wymagań technicznych dla stacji wodoru
Według zapowiedzi oficjalne prawo wodorowe ma zostać ogłoszone w drugiej połowie tego roku. Jednak wraz z początkiem lutego Ministerstwo Klimatu opublikowało projekt rozporządzenia ws. Wymagań technicznych dla stacji tankowania wodoru.
Według opublikowanej propozycji stacja oraz dystrybutor muszą spełniać wymagania techniczne zgodne z aktualnym poziomem wiedzy i najlepszą praktyką, przedstawione we wskazanych normach ISO i PN. Sprężarka powinna generować na wyjściu dystrybutora ciśnienie standardowe 350 barów, a także 700 barów w zależności od rodzaju zbiornika pojazdu. Każda stacja powinna być zabezpieczona od dostępu osób postronnych, powstawania możliwych wycieków, kolizji pojazdów oraz zagrożeń pożarowo-wybuchowych. Dodatkowo, każdy obiekt powinien być wyposażony w dostępną i umieszczoną w widocznym miejscu instrukcję tankowania. Projekt wraz z ogólnymi założeniami został oddany do publicznych konsultacji. Te potrwać mają do 15 lutego 2022 r.
Według prognoz do 2030 r. na polskim rynku może pojawić się nawet 70-140 tys. pojazdów osobowych, 630-1260 autobusów oraz 12-24 tys. ciężarówek napędzanych wodorem. By obsłużyć popyt na paliwo jaki będą generować konieczne jest jak najszybsze wdrożenie założeń PSW w tym obszarze i dalsze, dynamiczne wsparcie rozwoju rynku wodoru.
