Z pewnością każdy z nas kiedyś słyszał o wodorze – najczęściej występującym pierwiastku na Ziemi. Jeśli nie na lekcji chemii, to być może za sprawą wzrostu jego popularności w ostatnich latach. I choć opisanie jego właściwości miało miejsce w XVIII wieku, a sam pierwiastek stosowany jest na szeroką skalę już od dawna, to w ostatnich latach zaczęto dostrzegać szansę na jeszcze więcej możliwości zastosowania wodoru w wielu gałęziach przemysłu. Szczególnie gdy weźmiemy pod uwagę jego specyfikę oraz pozytywny wpływ na rozwój technologiczny i petrochemiczny. Jednak czy faktycznie słusznie traktuje się wodór jako paliwo przyszłości? Czy może być alternatywą dla innych rozwiązań? Na te i inne pytania odpowiemy w poniższym artykule!

Jak pozyskiwany jest wodór? Wytwarzanie wodoru

W ostatnich miesiącach 2023 roku świat obiegła nieoczekiwana informacja, będąca jednocześnie dużym powodem do radości dla Francji. Na terenie Lotaryngii grupa badaczy odkryła ogromne, największe w całej Europie, pokłady białego wodoru. To on jest tym najbardziej pożądanym i drogocennym, ponieważ pochodzi z geologicznych złóż naturalnych. Zmagazynowany wodór biały to jednak unikatowe zjawisko na skalę światową, dlatego państwa najczęściej korzystają z możliwości pozyskania wodoru z innych źródeł. Jak więc wygląda wytwarzanie wodoru? Wszystko zależy tak naprawdę od użytej metody czy wykorzystywanych w tym procesie związków chemicznych i substancji. Sprawdźmy, jakie są najczęściej spotykane i czym się charakteryzują.

Zielony wodór – paliwo przyszłości

Wodór zielony uważa się obecnie za jeden z najkorzystniejszych dla środowiska naturalnego, ponieważ może zastąpić ropę i inne niesprzyjające klimatowi surowce. Do jego wytworzenia wykorzystuje się odnawialne źródła, będące świetną alternatywą dla cieszących się złą sławą nieekologicznych skał – węgla kamiennego lub brunatnego. Kluczem do powstania zielonego wodoru jest proces elektrolizy wody, w czasie którego wykorzystuje się niekopalną, naturalną energię (np. wiatrową lub wodną). Wodór zielony to więc ukłon w stronę bezemisyjnych rozwiązań i produkcji czystej energii – tak potrzebnej w dobie nieustannie trwających zanieczyszczeń środowiska. Dzięki wytwarzaniu zielonego wodoru możliwa będzie więc stopniowa dekarbonizacja sektorów przemysłowych. I choć nie ma wątpliwości, że ten rodzaj technologii pozyskania paliwa eksperci określają jako wodór przyszłości, to nadal ma on przed sobą wiele wyzwań.

Czarny i brązowy wodór – jak wygląda produkcja?

Pisząc „wodór jako paliwo przyszłości”, z pewnością nie mamy na myśli tych dwóch rodzajów – czarnego i brązowego. Te typy wodoru powstają w wyniku gazyfikacji węgla kamiennego lub brunatnego i – jak łatwo się domyślić – niestety odpowiadają też za największe zanieczyszczenie atmosfery. To właśnie m.in. one są przyczyną wdrożenia „procesów naprawczych”, do których należą transformacja energetyczna oraz dekarbonizacja sektorów przemysłu, czyli szeregu działań mających na celu zmniejszenie redukcji CO2.

Wodór szary

Wodór szary to efekt reformingu metanu lub innego węglowodoru, który powstał w wyniku rafinacji ropy naftowej. Jak podaje niejeden raport wodór szary stanowi obecnie jeden z najczęściej wykorzystywanych typów tego pierwiastka w przemyśle. Co istotne, to właśnie Polska wodorową produkcję tego koloru ma rozwiniętą na wysokim poziomie, a potwierdzają to liczne badania i statystyki. Zgodnie z nimi obecnie zajmujemy trzecie miejsce na podium w rankingach Unii Europejskiej – zaraz za Holandią i Niemcami. Nasz kraj od lat uważany jest za czołowego konsumenta i producenta szarego wodoru na obszarze Europy, dlatego niemałą próbą dla polskiej gospodarki będzie konieczna, szczególnie z punktu widzenia polityki klimatycznej, transformacja energetyczna.

Niebieski wodór – produkcja i wyzwania

Niebieski wodór, często określany również jako błękitny, wytwarzany jest przy użyciu gazu ziemnego, jednak tu proces reformingu zakończono wychwytem CO2. To właśnie ta różnica, powstała dzięki nowoczesnym technologiom wyłapywania i przetwarzania szkodliwego dla środowiska dwutlenku węgla sprawia, że wodór niebieski bywa nazywany alternatywą dla szarego. Ale czy aby na pewno? Niestety jedynie w teorii. Oczywiście do pewnego stopnia możemy traktować go jako rozwiązanie pośrednie w przejściu na niskoemisyjne źródła energii, jednak specjaliści dość sceptycznie podchodzą do słuszności zastosowania wodoru błękitnego. Jednym z kluczowych czynników stanowiącym przeciw wytwarzaniu go pozostaje kwestia wysokich kosztów wykorzystania technologii CCS (z ang. Carbon Capture and Storage), związana nie tylko ze sprzętem czy energią, która konieczna będzie do wychwytu dwutlenku węgla, ale też z odpowiednim przechowywaniem zgromadzonego gazu i jego ewentualnym transportem. Główną wątpliwością ekspertów nadal pozostaje obawa co do bezpieczeństwa, dlatego jeśli chodzi o niebieski wodór wyzwania na ten moment są dość spore dla specjalistów w tym zakresie. Wszystko to sprawia, że tak wyprodukowana energia wodorowa zdecydowanie nie jest określana jako „wodór ekologiczny”.

Fioletowy wodór

Dobrą sławą cieszy się również wodór fioletowy. Jednym ze sposobów na jego eksploatację jest zastosowanie paliwa wodorowego, do którego – tak jak w przypadku zielonego wodoru – wykorzystuje się proces elektrolizy wody napędzany energią jądrową. Uważa się, że czerpanie energii elektrycznej pozyskanej z elektrowni to świetny pomysł, który pozytywnie wpłynie na naszą planetę. I choć na ten moment to nadal dość nowe odkrycie i trudno jednoznacznie określić, czy faktycznie możemy traktować fioletowy wodór jako paliwo przyszłości, jednak już teraz eksperci wymieniają jego stosunkowo niską emisyjność i koszty. Kto wie, może to właśnie wykorzystanie energii elektrycznej (jądrowej) sprawi, że produkcja czystego paliwa na szeroką skalę będzie możliwa?

Wodór paliwo przyszłości – czy faktycznie tak jest?

Obecnie w czasach kryzysu ekologicznego coraz częściej mówi się o wdrożeniu rozwiązań, które globalnie mogą korzystnie wpłynąć na klimat i jeśli nie odwrócić, to przynajmniej zatrzymać postępujące, negatywne efekty ludzkiej działalności. Uważa się, że wśród zmian, jakie powinny zostać wprowadzone na szeroką skalę dla dobra naszego środowiska, jest zastosowanie paliwa wodorowego. To właśnie ono zyskało miano paliwa przyszłości. Ale czy słusznie? Tak, o ile światowe gospodarki, toczące debaty na temat kondycji naszej planety, faktycznie będą skłonne nim zastąpić ropę i inne, wysokoemisyjne surowce. W takim przypadku, by mówić o realnej wartości, jaką daje energia wodorowa, konieczne będzie postawienie na przyjazny (np. gospodarce i środowisku) rodzaj przy jednoczesnym ograniczeniu wodoru szarego, czarnego i brunatnego. Zielony wodór ekologiczny, czyli paliwo powstałe dzięki odnawialnym źródłom energii, faktycznie jest przyszłościowym rozwiązaniem.

Porównanie wodoru z innymi paliwami

Jednym z najważniejszych atutów wodoru, który bywa najczęściej wymieniany w temacie wykorzystania tego pierwiastka jako nośnika energii, pozostaje jego bezemisyjność. Ogniwa paliwowe wodorowe nie przyczyniają się do powstawania zanieczyszczeń – gaz ten podczas spalania nie wytwarza szkodliwego dla atmosfery dwutlenku węgla, czego niestety nie można powiedzieć np. o metanie (gaz ziemny), benzynie czy węglu kamiennym. Surowce te odpowiadają nie tylko za uwalnianie CO2, ale również innych związków i mikropyłów, które przyczyniają się do powstawania smogu. Oprócz oczywistych zalet wodoru dla naszej planety dużo mówi się również o sporej jego zasobności i wysokiej wartości energetycznej, o wiele wyższej niż w przypadku wspomnianych wcześniej substancji. Dla lepszego zobrazowania: wodór uwalnia ciepło na poziomie 33,3 kWh energii na kilogram, a metan między 10,6 a 13,1 kWh/kg. Wodór wyzwania ma jednak na innym polu – przede wszystkim problematyczne jest jego przechowywanie i transportowanie. Dodatkowo zwraca się również uwagę na koszty produkcji i utrzymania. Przykładem może być nie tylko konieczność przeznaczenia części budżetu na magazyn, ale też na ogniwa paliwowe wodorowe, które są droższe od zwykłych silników spalinowych.

Zastosowania wodoru w Polsce – plany na przyszłość

Jak już wcześniej wspomnieliśmy, państwo polskie to jeden z głównych producentów szarego wodoru, przez co niestety nasza gospodarka odznacza się też jedną z największych emisyjności CO2 w Unii Europejskiej. Dlatego chcąc wykorzystać możliwości tego pierwiastka w sposób bardziej zrównoważony, opracowano główne cele na wykorzystanie wodoru w Polsce w ciągu najbliższych lat. Plany te możemy poznać dzięki dokumentowi „Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do roku 2040”. Wśród najważniejszych założeń można wymienić m.in. rozwinięcie nisko- i zeroemisyjnych metod pozyskiwania wodoru.

Wszechstronność wodoru – gdzie wodór sprawdzi się najlepiej?

Wodorowa energia niezbędna jest w wielu gałęziach gospodarki. Najważniejsze jego zastosowanie to m.in. jako surowiec w:

• przemyśle spożywczym (jako dodatek do żywności),
• jubilerstwie; potrzebujemy wodoru np. przy obróbce biżuterii,
• chemii – jako jeden z kluczowych związków chemicznych,
• przemyśle farmaceutycznym.

Auta na wodór na polskich ulicach

Jak wiemy, pozyskana z wodoru energia niezbędna jest również do paliw i nowoczesnych rozwiązań motoryzacyjnych (np. zasilanie wodorem poruszających się po drodze pojazdów). Obecnie coraz częściej słyszy się o innowacji, jaką są auta na wodór, w tym ciesząca się coraz większą popularnością miejska komunikacja wodorowa. Już teraz większe polskie miasta zaopatrują się w ekologiczne autobusy wodorowe – tak, aby być bardziej eko i obniżyć poziom zanieczyszczenia powietrza. Czas pokaże, czy każdy z nas będzie mógł mieć samochód zasilany wodorem.

Wodór przyszłości – czy może zastąpić ropę?

Nie da się ukryć, że światowe gospodarki coraz chętniej i śmielej zwracają się w stronę ekologicznego wodoru, dostrzegając jego zalety i możliwości szerokiego zastosowania. Z perspektywy postępującego kryzysu klimatycznego ograniczenie wykorzystania paliw kopalnych (takich jak np. węgiel brunatny czy kamienny) to konieczność – szczególnie w przypadku gospodarek emitujących największe ilości CO2. Niestety warto mieć na uwadze, że wdrożenie przyjaznej środowisku strategii produkcji zielonego wodoru jest procesem, który wymaga czasu i odpowiednich zasobów. I choć na ten moment auta zasilane wodorem czy możliwość tworzenia niskoemisyjnego paliwa to rewolucyjne rozwiązania, niewątpliwie jednak z biegiem czasu mają one szansę stać się powszechnie stosowane na całym świecie.