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 podkreśla, że 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.
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.
