Stany Zjednoczone przyspieszają budowę gospodarki opartej o wodór. W strategii „Road map to a US Hydrogen Economy. Reducing emissions and driving growth across the nation” jasno wskazują, że zapotrzebowanie amerykańskiej gospodarki na paliwo wodorowe w 2050 r. wyniesie ponad 63 mln t. Jego spełnienie już dziś wymaga stanowczych działań.
Ostatnio wiele mówiło się o planie REPower EU, w którym Komisja Europejska wzmocniła dotychczasowe założenia i przyspieszyła działania na rzecz odejścia od eksploatacji paliw kopalnych na rzecz dywersyfikacji źródeł energii i produkcji zielonego wodoru, na który zapotrzebowanie ma wzrosnąć do ponad 20 mln ton rocznie, z czego połowa ma być wytwarzana bezpośrednio w UE. Europa nie jest jedyną, która stawia ambitne cele w obszarze produkcji i wykorzystania wodoru w gospodarce. Stany Zjednoczone również dostrzegają w nim ogromny potencjał energetyczny i wprost określają jako kluczowy w procesie dekarbonizacji amerykańskiej gospodarki.
Wodór w strategii Stanów Zjednoczonych ma być gwarantem obniżenia emisji i wzmocnienia gospodarki
Stany Zjednoczone od lat przodują w badaniach nad kosmosem i technologiami. Co ciekawe, już w 1969 r. misja Apollo 11 wykorzystała zasilane wodorem ogniwa paliwowe, które dostarczały energię elektryczną i wodę. Ciekły wodór stanowił także paliwo do napędzania rakiety. Dzięki związanemu z tym postępowi, dziś są jednym z liderów w dziedzinie ogniw paliwowych oraz technologii produkcji, magazynowania i dystrybucji wodoru. Obecnym celem amerykańskiego rządu oraz przedsiębiorstw zawartym w strategii jest wzmocnienie rynku oraz realizacja projektów na wielką skalę w całym kraju.
System energetyczny USA ewoluuje i budzi obawy w kwestii niezawodności i odporności na wahania związane z sytuacją klimatyczną i geopolityczną na świecie. Amerykańskie przedsiębiorstwa zmagają się z koniecznością dekarbonizacji, ochrony zasobów i starzejącą się infrastrukturą, przy nadal utrudnionym magazynowaniu energii odnawialnej. Wodór ma umożliwić pokonanie tej bariery, dzięki swoim właściwościom jako nośnika i magazynu energii zwłaszcza w perspektywie długookresowej. Na cel rozwoju technologii, w ciągu ostatniej dekady Departament Energii przeznaczał roczne finansowanie na poziomie od ok. 100 mln USD do 280 mln USD. Finansowanie ma być kontynuowane w kolejnych latach w celu realizacji planowanych projektów i inicjatyw wodorowych.
Mają one umożliwić obniżenie zawartości węgla w krajowym koszyku energetycznym, przy zaspokojeniu nawet ok. 14% końcowego zapotrzebowania na energię w USA do 2050 r., co odpowiada ponad 2 468 TWh. Według prognoz, do 2030 r. gospodarka wodorowa w USA może wygenerować dochody rzędu blisko 140 mld USD rocznie, zapewniając do 700 000 miejsc pracy w całym łańcuchu wartości. Do 2050 r. wartość dochodów ma wzrosnąć do 750 mld USD i zagwarantować ponad 3,4 mln miejsc pracy.
Cztery etapy rozwoju rynku wodoru w USA
Scenariusze pokazują, że potencjał zapotrzebowania na wodór w Stanach może osiągnąć 17 mln t do 2030 r. i nawet 63 mln t w 2050 r. Będzie ono wynikać przede wszystkim z jego zastosowania jako paliwa w transporcie, w budynkach mieszkalnych i komercyjnych oraz jako surowca w procesach przemysłowych, takich jak produkcja amoniaku i metanolu, a także rafinacji.
Strategia wyznacza szczegółowe działania, które powinny zostać podjęte do roku 2030 i po nim, z podziałem na cztery podstawowe etapy wdrożenia: natychmiastowe kroki, wczesne skalowanie, dywersyfikację oraz szerokie wprowadzenie na rynek.
Natychmiastowe kroki (2020-2022)
Pierwszy etap, realizowany jeszcze w ciągu bieżącego roku, stanowi najbardziej rozbudowaną część całej mapy drogowej i przewiduje:
1. pierwszą dedykowana produkcję wodoru na potrzeby mobilności,
2. wykorzystanie SMR z surowcem RNG i średniej skali SMR/ATR + CCUS1,
3. budowę elektrowni średniej skali z elektrolizerem (10-50 MW),
4. rozwój dystrybucji wodoru gazowego i ciekłego,
5. wprowadzenie urządzeń odpornych na działanie hydrogeneracji,
6. rozwój pojazdów FCEV drugiej generacji i budowę sieci stacji tankowania dla lekkich pojazdów i autobusów,
7. rozwój pojazdów FCEV pierwszej generacji i budowę sieci stacji paliw dla pojazdów ciężarowych,
8. rozwój i eksploatację ogniw paliwowych o mocy 30+ MW,
9. wstępne projekty pilotażowe w zakresie magazynowania energii, umożliwiające wykorzystanie odnawialnych źródeł energii oraz energii nuklearnej na potrzeby centrów danych i zastosowań przemysłowych.
Wczesne skalowanie (2023-2025)
W drugim etapie działania obejmą:
1. eksploatację pierwszych wielkoskalowych elektrolizerów (50 MW+),
2. eksploatację pierwszego wielkoskalowego reaktora SMR/ATR + CCUS,
3. rozbudowę systemów rurociągów do dystrybucji wodoru w klastrach przemysłowych,
4. wprowadzenie nowych marek i modeli pojazdów FCEV drugiej generacji oraz rozbudowę sieci stacji tankowania wodoru.
Dywersyfikacja (2026-2030)
Trzeci etap to etap kluczowy pod kątem rozwoju niskoemisyjnych metod produkcji wodoru oraz jego dystrybucji. Zakłada on:
1. rozwój elektrolitycznego wytwarzania wodoru z wykorzystaniem dedykowanych źródeł odnawialnych i jądrowych,
2. rozwój SMR/ATR + CCS2 w celu wsparcia realizacji rosnącego zapotrzebowania na wodór,
3. realizację pierwszych rurociągów wodorowych łączących zakłady produkcyjne z centrami popytu,
4. zwiększenie skali produkcji technologii i urządzeń wodorowych.
Szerokie wprowadzenie na rynek (po 2031)
Ostatni etap uwzględniony w strategii rozszerza dotychczasowe osiągnięcia i skaluje wykorzystanie wodoru w każdym z wymienionych obszarów gospodarki. Wśród jego założeń wymienione zostało rozszerzenie wykorzystania wodoru we wszystkich sektorach, umożliwiające dalszą redukcję kosztów i poprawę wydajności. Zwiększenie konkurencyjności produkcji wodoru metodą elektrolizy z wykorzystaniem energii OZE oraz nuklearnej. Osiągnięcie kompatybilności z wodorem w ramach istniejącej infrastruktury gazowej, a także zapewnienie różnorodności modeli pojazdów FCEV powszechnie użytkowanych w Ameryce.
Cele stawiane w ramach strategii są wyjątkowo ambitne, zwłaszcza w perspektywie końca dekady. Ich osiągnięcie umożliwiłoby jednak USA osiągnięcie pozycji jednego z liderów gospodarki wodorowej na świecie.
