Zielony wodór może być jednym z energetycznych paliw przyszłości w polskiej gospodarce. Jednak jeśli Polska ma spełnić wymagania unijne dotyczące jego implementacji i pozyskiwać energię z tego źródła czekają nas poważne inwestycje infrastrukturalne – wynika z raportu przygotowanego przez ekspertów z Instytutu Energetyki i Uniwersytetu Warszawskiego.
Raport „Prognoza zapotrzebowania na wodór odnawialny RFNBO w Polsce do 2030 roku został opracowany przez interdyscyplinarny zespół naukowców i analityków pracujący pod kierownictwem dr hab. Grzegorza Tchorka z Instytutu Energetyki i UW, a przedstawiono go na trzeciej już konferencji hydrogenconference.pl.
Autorzy raportu zajęli się istotną kwestią implementacji unijnej dyrektywy RED III i jej aktów wykonawczych: FuelEU Maritime, REFuelEU Aviation i AFiR. Dyrektywa RED III określa wykorzystanie paliw odnawialnych pochodzenia niebiologicznego w przemyśle i transporcie. Tworzy też popyt na zielony wodór i pochodne do 2030 r. (stąd skrót RFNBO – Renewable Fuels of Non-Biological Origin) oraz regulacje, którym będzie to paliwo podlegać, w tym cele unijne dla jego wykorzystania. Dyrektywa obejmuje przy tym więcej paliw niż zielony wodór produkowany z odnawialnych źródeł energii, który zresztą sam w sobie też może być surowcem do produkcji bardziej złożonych paliw, jak np. zielony amoniak, zielony metanol lub syntetyczne paliwa lotnicze. Przyjecie tej dyrektywy w Unii Europejskiej jest powiązane ogólnie z programem dekarbonizacji sektorów trudnych do elektryfikacji w całej Unii.
I tak według tej dyrektywy i wcześniejszej RED II, udział RFNBO w wykorzystywanym wodorze powinien wynieść co najmniej 42% w 2030 roku, zaś w transporcie powinno być to przynajmniej 1% w końcowym zużyciu energii. W transporcie morskim w tym samym okresie powinno być to 1,2%, zaś jeśli chodzi o transport lotniczy, to wodór RFNBO powinien mieć 0,7% udziału w syntetycznych paliwach lotniczych zużywanych w tym typie transportu w 2030 roku.
W Polsce produkowanych i zużywanych jest około 1 mln ton wodoru. Z tego wytwarzanie nawozów sztucznych stanowi o około 374 tys. ton produkcji i jednoczesnego zużycia wodoru na potrzeby produkcji amoniaku. Segment produkcji nawozów był największym konsumentem wodoru w Polsce w ostatniej dekadzie, przewyższając nawet branżę rafineryjną. Jednak w 2022 r. zużycie wodoru w tym sektorze było mniejsze z racji na otoczenie makroekonomiczne i wojnę w Ukrainie, która po manipulacjach Rosji na rynku energii w UE, spowodowała ogromny wzrost ceny gazu ziemnego). Obecnie w procesach hydrocrackingu i odsiarczania w przerobie paliw, czyli branży rafineryjnej, produkuje się i zużywa 381 tys. ton wodoru. Branża chemiczna wytwarza i przerabia 14 tys. ton wodoru głównie na potrzeby dalszego wytwarzania takich związków jak m.in. chlorek winylu, cykloheksan, toulen. Inne branże wytwarzają i przerabiają 6 tys. ton wodoru. Jest to wodór wykorzystywany w przemyśle spożywczym, jako chłodziwo i gaz techniczny. Stosunkowo najwięcej wytwarzane jest wodoru odpadowego albo jako produkcja uboczna (tzw. by-product). Z tych 235 tys. ton większość generują koksownie w postaci tzw. gazu koksowniczego (CoG).
Niestety ten wodór wytwarzany w procesach przemysłowych, zwany szarym (SMR), jest zdecydowanie tańszy niż wodór zielony (RFNBO). Jak stwierdza raport zespołu dr Tchorka do około 2031-2033 r. wytworzenie 1 kg wodoru RFNBO będzie droższe niż wodoru szarego, jednak wraz z rozwojem technologii produkcyjnych wodoru RFNBO nastąpi duży spadek jego kosztów spowodowany poza samymi postępami technologicznymi także spadkiem kosztów energii elektrycznej z OZE, a także wzrostem kosztów certyfikatów ETS. Jednak na pierwszym etapie konieczna będzie pomoc publiczna dla sektora wytwarzania RFNBO, zwłaszcza dla projektów kontraktowanych przed 2030 r.
Raport stwierdza także, iż aby podołać unijnym celom wyrażonym w dyrektywach Red II i III oraz sensownie zagospodarować zielony wodór, niezbędne będą duże inwestycje infrastrukturalne. Realizacja celów RED III oznacza konieczność rozwoju około 9,4-10,3 GW fotowoltaiki lub 4,7-5,2 GW z wiatru na lądzie lub 3,1-3,4 GW z wiatru morskiego przy prawdopodobnym połączeniu tych źródeł. Oznacza to, że do 2030 roku trzeba by zainwestować 37,6-41,2 mld zł w fotowoltaikę lub 32,69 – 36,19 mld zł w siłownie wiatrowe lądowe. Do zasilenia instalacji produkcji wodoru RFNBO konieczne będzie zabezpieczenie 10,6-11,8 TWh energii elektrycznej tylko w 2030 r., zaś jeśli założymy 10-letni okres wsparcia od 2027 do 2037 roku wymagany poziom pomocy publicznej może wynieść 31-34 mld zł, a dla realizacji kolejnych celów RFNBO na 2035 r. nadal będzie wymagane zabezpieczenie kolejnych środków budżetowych, choć już mniejszych. Dochodzą do tego koszty innych inwestycji systemowych, np. nakładów niezbędnych na sieci energetyczne (wodorowe, gazowe i elektroenergetyczne), infrastrukturę magazynową, rozbudowę oraz dostosowanie infrastruktury odbiorczej.
Jeszcze trudniejsze byłoby zapewnienie dostatecznego poziomu energii dla tego sektora, bowiem potrzebowałby 25% wolumenu energii elektrycznej z OZE produkowanej w 2030 r., czyli około 10,6-11,8 TWh, przypadku zastosowania zasilania z fotowoltaiki to do produkcji zielonego wodoru potrzeba by było całej energii przyłączonej w latach 2023-2030 – około 9,4-10,3 GW. Obecna realizacja celów RFNBO oznaczałaby przejęcie ½ rynku lądowych farm wiatrowych lub ¾ fotowoltaiki, zaś obie planowane na 2025 rok aukcje dla morskich farm wiatrowych o łącznej mocy 4 GW należałoby skierować do zabezpieczenia energii elektrycznej dla produkcji wodoru RFNBO. Obszarowo turbiny wiatrowe konieczne do produkcji wodoru RFNBO w 2030 roku zajęłyby połowę Warszawy. Oznacza to, że konieczny jest import – autorzy raportu szacują go na ok. 160 000 ton wodoru rocznie.
Obliczany przez autorów raportu popyt na zielony wodór w Polsce w 2030 r. wyniesie 226-248 tys. ton, z czego około 75% przejmie przemysł chemiczny. Oznacza to popyt rzędu 189-211 tys. ton tylko w przemyśle. Transport przejmie około 15-17% zielonego wodoru, przy czym większość raczej zagospodarują rafinerie do produkcji innych paliw, co oznacza popyt rzędu 37 tys. ton. W 2030 roku do produkcji zielonego wodoru wymagane będzie około 10,6-11,8 TWh zielonej energii elektrycznej OZE.
