Rozwój gospodarki wodorowej jest uzależniony od powstawania zarówno scentralizowanych, jak i rozproszonych systemów produkcji i dystrybucji wodoru. Kluczową rolę odegrają tu huby wodorowe, które są szczególnie istotne z perspektywy wzrostu wykorzystania źródeł OZE i produkcji wodoru on-site.
Wodór ma być nieodłącznym elementem globalnej transformacji energetycznej, polegającej na odejściu od paliw konwencjonalnych i dekarbonizacji sektorów energetycznych, przemysłowych i mobilności. Jego spalanie nie generuje bowiem emisji, a jedynymi produktami są energia i woda.
Jednak, jeśli chcemy mówić o rzeczywistym obniżeniu emisji, powinniśmy zwrócić uwagę na źródło pochodzenia nowego paliwa. Mimo, że aktualnie na świecie wytwarza się ok. 120 Mt wodoru, metody produkcji oparte są głównie na paliwach konwencjonalnych, co przekłada się na emisje na średnim poziomie 830-900 Mt rocznie.
Dlatego strategie wodorowe państw na świecie koncentrują się na rozwoju technologii i projektów umożliwiających produkcję odnawialnego wodoru. Jego wytwarzanie opiera się na elektrolizie, a więc rozdzieleniu wody pod wpływem napięcia elektrycznego na jej składowe – wodór i tlen. Elektroliza przeprowadzana jest w generatorach wodoru i tlenu, potocznie nazywanych elektrolizerami. Co istotne, aby mówić o całkowicie zeroemisyjnym wodorze energia niezbędna do procesu powinna pochodzić ze źródeł odnawialnych – energii wiatru, słońca czy wody.
Wdrożenie technologii wodorowych przy jednoczesnym wykorzystaniu źródeł odnawialnych jednoznacznie wpisuje się w unijne cele zwiększenia łącznego udziału źródeł OZE w koszyku energetycznym, dzięki zwielokrotnieniu efektywności instalacji i potencjału ich wykorzystania. Energię z OZE charakteryzuje sezonowość, a okresy zwiększonego zapotrzebowania (jesień, zima) nie zawsze pokrywają się z okresami zwiększonej podaży (wiosna, lato). Dotyczy to w szczególności instalacji PV, których efektywność jest zmienna nie tylko w perspektywie rocznej, ale i dobowej.
Pełniejsze zagospodarowanie czystej energii, zwłaszcza w okresach nadwyżek, poprzez produkcję wodoru dla wielu zastosowań, jak również magazynowanie w perspektywie nawet kilku miesięcy to klucz do transformacji wymagających sektorów. Łączenie produkcji odnawialnego wodoru ze źródłem energii, jakim są OZE w obszarze inwestycji lub poprzez bezpośrednie połączenie zagwarantują huby wodorowe.
Czym jest hub wodorowy?
Trudno o jednoznaczną definicję hubów wodorowych. Na świecie termin określa zintegrowane ekosystemy wodorowe, często w odniesieniu lokalnym czy regionalnym i niejednokrotnie jest używany naprzemiennie z terminem klastrów czy dolin wodorowych, które zwykle dotyczą większego obszaru geograficznego.
Bez względu na używany termin, hub wodorowy obejmuje całość infrastruktury niezbędnej do produkcji wodoru, magazynowania, dystrybucji i/lub transportu, z uwzględnieniem końcowego wykorzystania wodoru w zróżnicowanych aplikacjach, takich jak energetyka zawodowa, rozproszona i przemysł, jako paliwo dla szerokorozumianego transportu, substrat w procesach produkcyjnych lub systemach wytwarzania jego pochodnych.
Huby wodorowe często określa się również mianem „mini gospodarek wodorowych”, ze względu na to, że mogą to być projekty na dużą skalę i obejmować większą część łańcucha dostaw w danym regionie. W ten sposób zapewniają łączenie podaży i popytu na wodór w wielu aplikacjach, jednocześnie zwiększając skalę, maksymalizując wykorzystanie aktywów i obniżając koszty.
Nie są to jednak wyłącznie projekty wielkoskalowe, realizowane w ramach zawieranych konsorcjów na większym obszarze geograficznym, co obserwowane jest m.in. w Stanach Zjednoczonych czy Australii. Hub wodorowy to także konkretne rozwiązanie kierowane do pojedynczych przedsiębiorstw, inwestycji czy osiedli mieszkaniowych, w celu produkcji i użytkowania odnawialnego wodoru zgodnie z ich zapotrzebowaniem.
Takie rozwiązanie również obejmuje instalacje OZE, infrastrukturę produkcji, magazynowania i dystrybucji wodoru. W zależności od końcowego zastosowania może obejmować wykorzystanie ogniw paliwowych, instalacji produkcji ciepła z wodoru, wykorzystanie wodoru w procesach produkcyjnych w sektorze chemicznym i rafineryjnym czy produkcji paliw syntetycznych i amoniaku. To każdorazowo rozwiązanie pełnowymiarowe, które zrealizuje zapotrzebowanie inwestorów na wodór i energię, zapewniając bezpieczeństwo i stabilność dostaw.
Dowiedz się więcej o naszej koncepcji hubów wodorowych
Huby wodorowe OZE – stabilna i opłacalna produkcja zielonego wodoru
Symulacje i analizy prowadzone przez SES Hydrogen Energy udowadniają, że dzięki optymalnej konfiguracji hubu możliwe jest uzyskanie stabilnej produkcji wodoru, którego koszt już na tym etapie będzie konkurencyjny, a sam hub niezależny od czynników zewnętrznych jak zmienna sytuacja na rynku paliw i energii.
Huby wodorowe produkujące zielony wodór zakładają inwestycje w moce OZE lub wykorzystanie istniejących farm, które z różnych względów nie uzyskały warunków przyłączenia do krajowego systemu elektroenergetycznego. Hub może funkcjonować w dwóch konfiguracjach – jako całkowicie autonomiczny (off-grid) oraz z możliwością przyłączenia do sieci (on-grid). Wówczas charakteryzują się innymi parametrami wielkości magazynowania wodoru. W obu przypadkach instalacje OZE zasilają zespół elektrolizerów energią elektryczną o odpowiedniej jakości. W przypadku konfiguracji on-grid hub zasilany jest również stosunkowo niewielką ilością energii z sieci w celu utrzymania parametrów urządzeń na odpowiednim poziomie.
Dobór mocy OZE zawsze jest zależny od przyjętej lokalizacji, jednak symulacje udowadniają, że w większości przypadków, o ile jest to możliwe, najkorzystniejsza jest budowa zarówno źródeł wiatrowych, jak i słonecznych. W ten sposób uzyskujemy stabilniejszą pracę elektrowni ze względu na wspomniane sezonowości.
Dla zwiększenia opłacalności projektów na tym etapie rozwoju, istotne jest, by huby budowane były w możliwie najmniejszej odległości od miejsca docelowego wykorzystania, co wpływać będzie bezpośrednio na zmniejszenie kosztów transportu. Przy odpowiedniej optymalizacji pracy hubu już dziś uzyskamy opłacalność produkcji wodoru, co jest niezbędne dla dekarbonizacji kluczowych sektorów.
