Technologia wodorowa – mniejsza emisja, mocniejsza gospodarka i dłuższy zasięg aut

Jak wynika z planów opublikowanych przez organizację naukowo-przemysłową CSIRO z Australii, wodór może stać się w najbliższej dekadzie istotnym składnikiem panoramy przemysłowej tego kraju. Według analityków może on z powodzeniem konkurować z gazem czy energii elektryczną, jako paliwo dla samochodów.

Wodór jest wszechstronnym nośnikiem energii o szerokim zakresie potencjalnych zastosowań. Jednak nie jest on swobodnie dostępny w atmosferze. Do jego produkcji wymagany jest wkład energetyczny i odpowiednia technologia.

Fotowoltaika od Columbus Energy

Czemu warto z niego korzystać? Ponieważ wodór ma wiele zalet w porównaniu do innych nośników energii, takich jak np. akumulatory. Jest to pojedynczy surowiec, który może znaleźć zastosowanie w wielu sektorach, a jeśli jest produkowany przy użyciu źródeł energii o niskiej lub zerowej emisji, może pomóc znacząco obniżyć emisję gazów cieplarnianych.

W porównaniu z akumulatorami wodór może uwolnić więcej energii na jednostkę masy. Oznacza to, że w przeciwieństwie do samochodów z zasilaniem elektrycznym, może pozwolić pojazdom na pokonywanie dłuższych odległości bez tankowania. Samo tankowanie wodoru jest również szybkie, co konwencjonalnych paliw.

Korzyści są jeszcze większe w przypadku większych aut, takich jak autobusy czy ciężarówki. Same z siebie są one dosyć ciężkie, więc montaż instalacji wodorowej niewiele w nich zmienia. Dodatkowo długi czas ładowania akumulatorów elektrycznych jest kiepsko kompatybilny z wieloma modelami biznesowymi wykorzystania tego rodzaju aut.

Wodór to nie tylko paliwo do aut – może on również odgrywać ważną rolę jako magazyn energii. Takie systemy są konieczne zarówno w mało dostępnych miejscach, takich jak np. kopalnie, jak i jako element stabilizujący sieci przesyłowe, do których podłącza się coraz więcej niestabilnych źródeł odnawialnych, takich jak systemy wiatrowe czy fotowoltaiczne. Nadwyżkę energii odnawialnej (gdy warunki pozwalają na generację dużej mocy lub popyt na prąd jest niski) można wykorzystać do produkcji wodoru w procesie elektrolizy wody. Wodór może być następnie łatwo przechowywany jako sprężony gaz, a finalnie umieszczany w ogniwie paliwowym w celu generowania elektryczności.

Obecnie Australia jest silnie uzależniona od importowanych paliw płynnych i nie ma wystarczających jego rezerw. Przejście na paliwa wodorowe może potencjalnie złagodzić ten problem. Wodór może być również wykorzystywany w sektorze chemicznym, np. do produkcji substancji, takich jak amoniak czy metanol.

Kolejną zaletą wodoru jest fakt, że spala się on bez emisji gazów cieplarnianych. Dzięki temu jest to jedna z niewielu realistycznych, zielonych alternatyw dla gazu ziemnego w sektorze ciepłowniczym.

Plan opublikowany przez CSIRO przewiduje, że światowy rynek wodoru będzie rósł w nadchodzących dziesięcioleciach. Australia dostrzega spore szanse w eksporcie wodoru. Wśród potencjalnych jego nabywców byłaby np. Japonia, która jest stosunkowo ograniczona pod względem zdolności do generowania energii na miejscu. Bogate zasoby odnawialne Australii, takie jak energia słoneczna i wiatrowa, a także duża ilość dostępnego terenu, sprzyjają tworzeniu łańcuchów dostaw wodoru.

Czemu teraz?

Zainteresowanie “gospodarką wodorową” osiągnęło szczyt i spadło przez ostatnie kilka dziesięcioleci. Dlaczego tym razem może być inaczej? Podczas gdy główną motywacją jest zdolność wodoru do dostarczania energii o niskiej emisji dwutlenku węgla, istnieje kilka innych czynników, które odróżniają dzisiejszą sytuację od tej z poprzednich lat.

Analiza CSIRO pokazuje, że łańcuch dostawy wodoru opiera się teraz na szeregu dojrzałych technologii, które są technicznie gotowe, ale jeszcze nie są do końca komercyjnie opłacalne. Oznacza to, że obecna sytuacja wokół wodoru zmienia się z rozwoju samej technologii na jej komercjalizację.

Branża systemów PV stanowi doskonały przykład dla tego rodzaju rozwijającego się przemysłu. Farmy fotowoltaiczne generują obecnie na dużą skalę atrakcyjne zwroty z inwestycji, bez jakiejkolwiek pomocy ze strony rządu. Jednym z głównych czynników, dzięki którym energia słoneczna mogła osiągnąć ten punkt, był wzrost skali produkcji i implementacji, szczególnie w Chinach. Warto zauważyć, że Chiny do niedawna były zwolennikami wodoru, przeznaczając go zarówno jako paliwo w transporcie, jak i do rozproszonej produkcji energii elektrycznej.

Energia słoneczna może z łatwością zasilić rynek z gotową infrastrukturą przesyłową. Z wodorem sprawa jest bardziej złożona. Technologie pomocne w produkcji i dystrybucji wodoru będą musiały zostać opracowane wraz z samymi jego aplikacjami. Obecnie nie istnieje gotowa do wykorzystania infrastruktura do transportu czy dystrybucji tego paliwa, a nawet nie są opracowywane żadne standardy dla tego sektora.

Plan na wodór

W planach CSIRO jest opracowanie strategii rozwoju przemysłu wodorowego w Australii. Dzięki kilku już rozpoczętym działaniom ma on pomóc przemysłowi, rządowi i naukowcom w podjęciu decyzji, gdzie dokładnie skupić uwagę i inwestycje.

Pierwszym krokiem było obliczenie cen, po osiągnięciu których wodór może konkurować komercyjnie z innymi technologiami. Następnie badacze poszli krok wstecz, wzdłuż łańcucha produkcji tego paliwa, aby zrozumieć kluczowe obszary, w których niezbędne są inwestycje, by „gospodarka wodorowa” ruszyła. Finalnie zamodelowano wpływ różnych priorytetów inwestycyjnych, które byłyby możliwe do 2025 roku lub około tego roku.

Z raportu jasno wynika, że szansa na czysty wodór, który mógłby konkurować na zasadach rynkowych z istniejącymi surowcami energetycznymi w sektorach, takich jak transport czy magazyny energii, jest w zasięgu. Najbardziej istotne w tym zakresie czynniki ograniczające koszty obejmują dostępność taniej energii elektrycznej o niskim poziomie emisji oraz wykorzystanie i skalę produkcji.

Dodatkowy rozwój przemysłu eksportowego stanowi potencjalny przełom w dziedzinie wodoru i całego sektora energetycznego w Australii. Oczekuje się, że branża ta nie zwiększy skali do 2030 r., ale umożliwi lokalizację łańcuchów dostaw, industrializację, a nawet automatyzację produkcji technologii wodorowej. Przyczyni się to do znacznego obniżenia jej kosztów.

W świetle światowych trendów w przemyśle, energetyce i transporcie rozwój przemysłu wodorowego w Australii stanowi realną szansę na stworzenie nowych obszarów wzrostu w gospodarce. Australia jest wyjątkowo dobrze przygotowana, aby wykorzystać tę szansę – posiada niezrównane zasoby, wykwalifikowaną siłę roboczą i przygotowana bazę produkcyjną.

źródło: techxplore.com, the conversation