6 powodów, dla których wodór nie będzie paliwem przyszłości

18 stycznia 2023

Dyskusja na temat wodoru, jako paliwa przyszłości nabrała nowego znaczenia w kontekście rosnących cen paliw kopalnych i prób odejścia od rosyjskich surowców energetycznych. Czy jednak wodór faktycznie ma szansę zastąpić tradycyjne źródła energii? Eksperci mają poważne wątpliwości. Na najważniejsze powody, dla których wodór raczej nie zdominuje polskiej energetyki, wskazuje Artur Szczelina, ekspert w obszarze inżynierii chemicznej i współautor udostępnionego przez Multiconsult Polska raportu nt. transformacji energetycznej.

Wodór ma specyficzne właściwości

Pomimo powszechnego występowania we wszechświecie, na Ziemi wodór występuje wyłącznie w związkach. Znajdziemy go przede wszystkim w wodzie, ropie naftowej czy gazie ziemnym. Charakteryzuje się też bardzo małą gęstością – zarówno jako gaz, jak i w postaci skroplonej. Jeden metr sześcienny wodoru waży zaledwie 84 g – 12 razy mniej niż powietrze.

Trudno go magazynować i przewozić

Bardzo mała cząsteczka wodoru nie tylko umyka ziemskiej grawitacji, ale też jest w stanie swobodnie przeniknąć przez praktycznie każdy materiał. Gumowe uszczelki czy rury z tworzywa sztucznego nie stanowią tu skutecznej bariery. Szacuje się, że w ciągu doby, z każdego zbiornika ubędzie nawet 1-3% objętości zmagazynowanego wodoru.

Ponadto, ze względu na małą gęstość, przewożenie wodoru cysternami samochodowymi jest mało ekologiczne i mało ekonomiczne. Standardowa naczepa samochodu ciężarowego przewiezie dziewięć dużych pojemników ciśnieniowych o całkowitej zawartości 4000 Nm3 wodoru pod ciśnieniem 200 bar. Oznacza to, że pojazd o masie 40 ton przewozi zaledwie 335 kg wodoru.

Jest bardzo łatwopalny

W odróżnieniu od innych łatwopalnych gazów, wodór zapala się w bardzo szerokim zakresie stężenia w powietrzu. Niebezpieczna jest każda jego zawartość w przedziale od 4 do 75%. Dodatkowo, do wybuchu wystarczy bardzo mała energia (rzędu 0,02 mJ). W praktyce do eksplozji wystarczy więc sam wypływ z nieszczelnego zbiornika. Energia ładunku elektrostatycznego na ciele człowieka może być nawet tysiąckrotnie większa od energii zapłonu, co stwarza ogromne zagrożenie przy obsłudze infrastruktury wodorowej.

Co więcej, wodór jest bezwonny i pali się niewidocznym płomieniem. Próby gaszenia płonącego gazu mogą spowodować jeszcze bardziej niebezpieczną eksplozję wtórną. Można jedynie odciąć dopływ wodoru i czekać aż się wypali.

Wybuch jednego metra sześciennego wodoru ma moc porównywalną z 2 kg dynamitu.

Jest wtórnym źródłem energii

Istnieją różne metody produkcji wodoru. Wszystkie jednak stają przed tym samym problemem. Aby pozyskać energię z wodoru, trzeba najpierw zużyć energię na pozyskanie samego wodoru. Co gorsza, wytworzenie wodoru wymaga więcej energii, niż można z niego pozyskać. Nawet zakładając, że do produkcji wodoru można by wykorzystać teoretycznie darmową energię ze źródeł odnawialnych, wciąż bardziej ekonomicznie uzasadnione wydaje się wykorzystanie jej do innych zastosowań (np. ładowania samochodów elektrycznych).

Jest potrzebny gdzie indziej

Obecnie na świecie produkuje się ok. 80 mln ton wodoru rocznie, z czego całość zużywana jest niemal natychmiast w miejscu wytworzenia. Najwięcej wodoru zużywa przemysł chemiczny, głównie do produkcji nawozów amonowych. Gdybyśmy zatem zaczęli wykorzystywać wodór w transporcie, produkcji energii czy do ogrzewania, spowoduje to wzrost cen nawozów, a co za tym idzie również żywności.

Nie ma z czego go produkować

Mimo że we wszechświecie występuje powszechnie, na Ziemi wodór znajdziemy w wodzie, gazie ziemnym czy ropie naftowej. Pomijając problemy techniczne, w wielu obszarach kraju już dziś mamy do czynienia z okresowymi niedoborami wody. Gdyby dodatkowo wykorzystać ją na masową skalę do produkcji wodoru w procesie elektrolizy, nie pozostałoby to bez znaczenia dla gospodarki wodno-ściekowej.

Tańszą techniką jest produkcja wodoru w procesie reformingu metanu. Ten jest jednak głównym składnikiem gazu ziemnego, którego ceny już dzisiaj są trudne do zaakceptowania, i który również wykorzystuje się do produkcji nawozów, a te do produkcji żywności.

Co dalej?

Już w ciągu 10 najbliższych lat Unia Europejska będzie musiała zdecydować czym zastąpić gaz ziemny przy braku własnych źródeł. Wielu z nadzieją patrzy w kierunku wodoru, jednak aby myśleć o nim, jako o paliwie przyszłości, musielibyśmy najpierw uporać się z ograniczeniami, jakie wiążą się z jego produkcją, magazynowaniem i wykorzystaniem na skalę przemysłową. Te zaś wydają się na obecną chwilę wykluczać wodór, jako paliwo wykorzystywane na skalę masową.

– Część ciężkiego transportu samochodowego nadal będzie korzystała z paliw płynnych, jak olej napędowy, dla którego nie ma obecnie alternatywy w postaci wodoru lub napędu elektrycznego. Tą alternatywą jest za to bio-diesel i prawdopodobnie to paliwo przejmie rynek transportu ciężkiego. Póki co, również samoloty będą korzystały z obecnego paliwa. Zastępowanie paliw kopalnych będzie jednak sukcesywnie postępowało wraz z wyczerpywaniem się tych zasobów – tłumaczy Artur Szczelina.

Więcej informacji na temat szans i wyzwań transformacji energetycznej można znaleźć w raporcie Multiconsult Polska pod adresem: https://multiconsult-polska.com/wp-content/uploads/Raport-MCPL_-Jak-zastapic-rosyjskie-surowce-w-energetyce_listopad-2022.pdf

Informacja prasowa 10/01/2023