Kryzys energetyczny, zmiany klimatyczne, niestabilność geopolityczna. Czy wodór może rozwiązać je wszystkie? Ale czekaj, czym właściwie jest wodór?
Od początku wojny na Ukrainie w lutym 2022 r. kryzys energetyczny jest głównym tematem europejskiej debaty publicznej. Wśród rozwiązań proponowanych w celu zmniejszenia zależności krajów europejskich od gazu importowanego z Rosji, znaczącym konkurentem stał się wodór.
Hiszpania i Francja opracowały już plany inwestycyjne mające na celu wzmocnienie tej metody pozyskiwania energii. Czym jednak właściwie jest wodór i czy jest paliwem przyszłości Europy?
Wodór tajemniczym nośnikiem energii
Wodór, odkryty po raz pierwszy w 1766 roku przez brytyjskiego naukowca Henry’ego Cavendisha, jest bezwonny, pozbawiony smaku i wysoce łatwopalny pierwiastek chemiczny.
Występuje w przyrodzie w wyniku reakcji z innymi źródłami energii, dlatego określa się go mianem nośnika energii, gdyż ułatwia transport i magazynowanie innych źródeł energii.
W zależności od reagującego paliwa, istnieją różne rodzaje wodoru związane z różnymi kolorami. Szary wodór jest wytwarzany przez gazy ziemne, zielony wodór z odnawialnych źródeł energii, czarny wodór z węgla, różowy wodór z energii jądrowej i niebieski wodór z wychwytywania dwutlenku węgla.
Najpopularniejszym kolorem wodoru jest szary, który odpowiadał za 62% światowej produkcji wodoru w 2022 roku. Powstaje on w wyniku reakcji metanu zawartego w gazach cieplarnianych z parą wodną o wysokiej temperaturze i znajduje zastosowanie w rolnictwie, farmaceutyce i sektorów produkcyjnych. Problem polega jednak na tym, że podobnie jak główne źródło energii, zanieczyszcza środowisko. W 2022 r. wytwarzanie szarego wodoru spowodowało 2% światowej emisji dwutlenku węgla.
Bardziej zrównoważoną alternatywą dla tego źródła energii jest ekologiczny wodór, wytwarzany z energii odnawialnych w drodze elektrolizy – procesu wykorzystującego energię elektryczną do oddzielania cząsteczek wody i zatrzymywania części wodorowej.
W odróżnieniu od szarego wodoru, produkcja zielonego nie powoduje żadnych emisji; jest jednak znacznie droższy.
„Problem z ekologią polega na tym, że nie mamy zbyt dużo energii słonecznej i wiatrowej” – wyjaśnia profesor Ad van Wijk z Uniwersytetu TU Delft. „Musimy zainstalować znacznie więcej infrastruktury fotowoltaicznej i wiatrowej, a ceny za tę instalację i późniejszą elektrolizę są nadal wyższe niż te za produkcję szarego wodoru” – dodaje.
Jeśli więc zielony wodór jest bardzo drogi, a szary wodór bardzo zanieczyszcza środowisko, dlaczego wokół wodoru jest tyle szumu?
Biały wodór, niedostatecznie zbadane źródło energii
„Półtora roku temu nikt nie mówił o naturalnym wodorze” – wyjaśnia Philippe De Donato, dyrektor ds. badań we francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych i profesor na Uniwersytecie Lotaryńskim. „I cóż, istnieje naturalny wodór – wodór wytwarzany bezpośrednio przez naturę. To podstawowe źródło energii, co oznacza, że wydobywamy go bezpośrednio spod ziemi i możemy go bezpośrednio wykorzystać jako źródło energii”.
Biały wodór, znaleziony pierwotnie w mieście Bourakébougou w Mali w 1987 r., jest pierwotnym źródłem energii powstającym pod ziemią w wyniku reakcji chemicznych. W porównaniu z innymi formami wodoru, wodór natywny jest nadal raczej słabo zbadany, ale znaleziono go w wielu lokalizacjach w Europie, np. we francuskim regionie Lotaryngii.
W tej przemysłowej części Francji De Donato i jego kolega Jacques Pironon spędzili ponad cztery lata, prowadząc projekt Regalor mający na celu wydobycie nadających się do eksploatacji zasobów metanu. Ale oprócz gazu cieplarnianego odkryli także rodzimy wodór i wykazali, że jego procent wzrasta wraz z głębokością wykopu. „To była dla nas prawdziwa niespodzianka, coś, czego nigdy wcześniej nie pokazano” – przyznaje Pironon.
Mimo że projekt Regalor zakończył się w grudniu 2023 r., w całej Europie prowadzonych jest wiele badań mających na celu znalezienie innych ukrytych źródeł białego wodoru.
Wodór – na jakim etapie UE jesteśmy?
Wodór jest stosunkowo nowym graczem w systemie energetycznym Unii Europejskiej.
W 2022 r. zaledwie 8% światowej produkcji wodoru pochodziło z Europy. Wodór ten odpowiadał za mniej niż 2% zużycia energii w Europie i był prawie w całości wytwarzany z zanieczyszczających gazów cieplarnianych.
„Tak naprawdę zaczęło się od Zielonego Ładu. A więc na początku kadencji Ursuli von der Leyen w latach 2019–2020” – wyjaśnia Anna Hubert, dziennikarka ds. energetyki w Le Contexte. „Zdaliśmy sobie sprawę, że potrzebne są znaczne wysiłki, aby dekarbonizować koszyk energetyczny UE. Wiązało się to nie tylko z rozwojem tradycyjnych energii odnawialnych, ale także inwestowaniem w inne, nieco mniej dojrzałe technologie, takie jak wodór”.
W grudniu 2023 r. UE zatwierdziła Pakiet Gazowy i wpłaciła pieniądze na fundusze inwestycyjne na projekty mające na celu produkcję zielonego wodoru na kontynencie. Wśród tych inicjatyw znajduje się na przykład Bank Wodoru o wartości 800 milionów euro, który zachęca przemysł i kraje do eksperymentowania z tym źródłem energii.
Pomimo znaczących inwestycji pochodzących z Brukseli, w dalszym ciągu istnieją pewne główne przeszkody w integracji różnych form wodoru w europejskim krajobrazie energetycznym.
Instytucje europejskie wciąż pracują nad definicjami poszczególnych barw wodoru i dalekie są od mówienia o jego rodzimej wersji.
Poza tym wiele pytań politycznych i naukowych wciąż czeka na jasną odpowiedź: czy inwestowanie w zielony wodór zagrozi rozwojowi energetyki odnawialnej? Gdzie znajduje się biały wodór? Jak ludzie mogą z tego korzystać?
