Technologie wodorowe w ogrzewnictwie

W marcu na targach ISH kilku wiodących producentów prezentowało kotły gazowe gotowe na wodór. Czy Pana zdaniem w UE kotły wodorowe zastąpią gazowe? Jakie plany ma Unia na wykorzystanie wodoru w ciepłownictwie i ogrzewnictwie?

Nie jestem ekspertem od wodoru, choć tych teraz szybko przybywa. W opozycji do większości głosów, jakie pojawiają się w polskiej debacie na ten temat, staram się patrzeć na realne możliwości tej technologii. Opieram się na informacjach, które płyną z Brukseli – z unijnych regulacji i przyjętej strategii wodorowej oraz dyskusji, która toczy się w UE od dłuższego czasu.

Pamiętajmy, że wiele analiz i opracowań na temat potencjału wodoru ma na celu prezentowanie interesów różnych grup. Na styku działalności instytucji unijnych i różnych organizacji krzyżuje się zatem wiele interesów i działań lobbingowych. Działania te znajdują odzwierciedlenie także w analizach, konferencjach, eventach, wywiadach itd., trafia to później do przestrzeni publicznej, przez co czasem powielane są informacje nie do końca zgodne z faktami. Na tym właśnie opieram swój sceptycyzm. Trzeba bardzo dużej wiedzy, także inżynierskiej, by rzetelnie ocenić, jaka będzie przyszłość technologii wodorowych – w których sektorach i kiedy ich zastosowanie będzie miało sens.

Docelowym i priorytetowym działaniem w transformacji energetycznej w UE jest elektryfikacja w oparciu o odnawialne źródła energii. Kierunek ten został wytyczony także dla sektora ciepła i chłodu. Będzie on dominował, co ma odzwierciedlenie w unijnych strategiach, czyli w dokumentach o charakterze politycznym, które wyznaczają kierunek działania instytucji unijnych. Znajduje on odzwierciedlenie również w konkretnych aktach prawnych, chociażby w taksonomii zrównoważonego finansowania. Szczególnie ważny w tym kontekście jest właśnie przyjęty przez Komisję Europejską pakiet „fit for 55”, który stanowi bazę dla wdrożenia zaktualizowanego celu unijnego redukcji emisji gazów cieplarnianych o 55% do 2030 roku. W pakiecie tym Komisja Europejska zawarła rewizję kilkunastu rozporządzeń i dyrektyw, co ma pozwolić osiągnąć podwyższony cel redukcyjny. W dokumencie tym widać wyraźny trend elektryfikacyjny, zarówno w budynkach, jak i w transporcie, czyli tam, gdzie potencjał redukcyjny jest największy. Równie ważny jest duży potencjał obu tych sektorów w kontekście rozwoju efektywności energetycznej oraz odnawialnych źródeł energii.

Wodór jest uznawany za technologię uzupełniającą tam, gdzie elektryfikacja będzie niemożliwa albo nieefektywna ze względów technologicznych czy kosztowych. Są to przede wszystkim procesy przemysłowe, gdyż przemysł i jego dekarbonizacja to ogromne wyzwanie z punktu widzenia osiągnięcia celu neutralności klimatycznej. Chodzi tu głównie o wysokotemperaturowe procesy przemysłowe, w różnych analizach wskazywane są np. produkcja nawozów, przemysł stalowy czy przemysł tworzyw sztucznych. Wodór ma znaleźć zastosowanie także w transporcie ciężkim, lotniczym i morskim, bo tam będzie to najbardziej efektywne.

A w ogrzewaniu budynków?

Przyszłość sektora ciepła została określona w unijnej Strategii Integracji Systemu Energetycznego. Kluczową technologią będą pompy ciepła współpracujące z fotowoltaiką i magazynami energii. Tak w praktyce wyglądać będzie wdrażanie elektryfikacji i łączenie wielu sektorów energii, co jest docelowym modelem transformacji w Unii Europejskiej.

Warto tu przywołać także prognozy Komisji Europejskiej. Zmiana nośników energii w 2050 roku w stosunku do danych za 2018 rok zakłada, że wodór będzie miał raptem 10%, a energia elektryczna ponad 48% udziału w ramach całego miksu nośników energii.

Oczywiście jest jeszcze kwestia, w jaki sposób wodór produkować – Unia ma do niej bardzo pragmatyczne podejście. Bruksela zauważa ogromny potencjał technologii wodorowych dla procesów przemysłowych, ale jest też świadoma, że technologia ta jest jeszcze w powijakach w porównaniu do technologii elektrycznych, takich jak np. pompy ciepła czy samochody elektryczne. W związku z tym przewidziana została pierwsza faza, w trakcie której ma zostać zbudowany rynek wodoru poprzez wzmocnienie popytu i podaży. Jednocześnie bardzo mocny będzie nacisk na to, żeby wodór produkowany był docelowo tylko z zeroemisyjnych źródeł energii, bo jest to technologia, która ma pozwolić zdekarbonizować procesy. Nie ma sensu, żeby jedną emisyjną technologię zastępować inną. Dlatego tak wiele uwagi poświęca się w Unii identyfikacji źródeł wytwarzania wodoru, co skutkuje oznaczaniem kolorami – szarym, niebieskim, fioletowym czy zielonym – które informują, jak się go wytwarza i czy jest on obarczony emisją.

Wodór ma jednak bardzo duży potencjał magazynowania energii.

Wodór ma duży potencjał magazynowania i przesyłu energii, co można wykorzystać np. w przypadku morskiej energetyki wiatrowej. Ciekawe są projekty i informacje płynące z tego przemysłu, wskazujące, że energia wiatrowa będzie mogła być zamieniana na wodór już w miejscu pracy farmy wiatrowej i przesyłana dalej jako gaz, a nie energia elektryczna kablem.

Jednak w przypadku wodoru jako „magazynu” energii lub służącego do transportu energii stawiane jest pytanie o efektywność tej technologii i straty ponoszone na każdym etapie takiego procesu. I to jeszcze mocnej podkreśla uzupełniającą rolę wodoru i wskazuje na jego pewne ograniczenia.

Swoją wiedzę opieram przede wszystkim na unijnych strategiach, a także przyjmowanych w Unii propozycjach zmian poszczególnych regulacji, m.in. taksonomii zrównoważonego finansowania czy pakiecie „fit for 55”. Co znaczące, w przypadku przyjętej w październiku 2020 roku „Fali renowacji”, która zakłada podwojenie skali renowacji budynków do 2030 roku, ani razu nie spotkałem się ze wskazaniem, by wodór miał odegrać istotną rolę w dekarbonizacji ciepłownictwa systemowego czy indywidualnego. A dekarbonizacja budynków to obowiązek państw członkowskich zapisany w dyrektywie o efektywności energetycznej budynków (EPBD) z 2018 roku.

Zwiększone zainteresowanie technologiami wodorowymi z pewnością wynika z dużych środków unijnych na rozwój tej technologii oraz tworzenie rynku, budowę podaży i popytu. Tych środków jest naprawdę bardzo dużo, zarówno na fazę badawczo-rozwojową, jak i wdrażanie innowacji i nowych technologii. Nie sztuką będzie uruchamianie kolejnych projektów wodorowych, bo teoretycznie technologia ta może mieć bardzo wiele zastosowań. Jednak w bardzo wielu przypadkach są dostępne dużo tańsze, już sprawdzone, zeroemisyjne technologie – zgodnie z tym, na co wskazuje Komisja Europejska, taką technologią są pompy ciepła czy elektryczne samochody osobowe. Dlatego przy inwestowaniu środków publicznych bardzo istotne jest, żeby właściwie zidentyfikować i rozpoznać te obszary, w których wodór ma rzeczywisty potencjał. Tym bardziej, że Unia wskazuje, iż w perspektywie długoterminowej bez wodoru – np. w przemyśle – nie uda się osiągnąć neutralności klimatycznej.

A jak wodór traktuje taksonomia? To ona przecież wyznacza ramy, w których będzie działać cała gospodarka i inwestycje.

W taksonomii położono nacisk przede wszystkim na sposób produkcji wodoru. Zielona poprzeczka została wysoko zawieszona – docelowo wodór ma być produkowany z odnawialnych źródeł, żeby znacząco redukować emisję. Taksonomia wskazuje, które aktywności gospodarcze po pierwsze, spełniają absolutne minimum, czyli kryterium „nie szkodzić”, a po drugie, definiują kryteria, by kwalifikować poszczególne działalności gospodarcze czy inwestycje jako zrównoważone środowiskowo lub klimatycznie.

Taksonomia kładzie duży nacisk na potrzebę przyspieszenia rozwoju odnawialnych źródeł energii, na zamknięcie furtki dla paliw kopalnych w sektorze energii. Zostały w niej wskazane pewne technologie, jak w przypadku pomp ciepła, którym zostały postawione konkretne kryteria dotyczące ich produkcji oraz użytkowania tak, żeby mogły być kwalifikowane jako spełniające najwyższe kryteria taksonomii.

Zatem jeśli stawiamy na wodór, to musi on być zielony, czyli wytwarzany bezemisyjnie z energii odnawialnej?

Tak, taki jest cel. W taksonomii podane zostały progi emisyjności, ale pamiętajmy, że równocześnie Unia kładzie nacisk na budowanie rynku technologii wodorowych.

Udział zielonego wodoru w globalnej produkcji tego gazu wynosi obecnie zaledwie 4%.

Tak, wodór pochodzi obecnie głównie z paliw kopalnych. I tutaj rodzi się pytanie, na które niestety nie znam odpowiedzi – czy główną przeszkodą w rozwoju technologii wodorowych nie okaże się dużo większy popyt niż możliwa podaż? Nie wiadomo, czy możliwości produkcyjne rzeczywiście sprostają zapotrzebowaniu. Dlatego KE przykłada taką wagę do zbudowania rynku dla technologii wodorowych. To ponownie prowadzi do konkluzji, że tak ważne jest właściwe określenie, gdzie wodór jest najbardziej przydatny i ma największą wartość dodaną z punktu widzenia kosztów i emisji. Zresztą emisje np. w energetyce czy przemyśle wiążą się z kosztami, gdyż są objęte systemem obowiązkowych uprawnień EU ETS, zatem czysty wodór pozwoli te koszty zdjąć. Warto jeszcze wspomnieć, że system EU ETS (zgodnie z przyjętą przez KE propozycją „fit for 55”) ma rozszerzać swoją działalność na nowe sektory, m.in. objąć wszystkie paliwa kopalne zużywane w sektorze ciepła i chłodu, a zatem także indywidualne ogrzewnictwo, oraz cały transport. Jest to spójne z całościową koncepcją transformacji – bo są to sektory o największym potencjale redukcji emisji gazów cieplarnianych. Dlatego proces elektryfikacji ma w nich przyspieszyć, gdyż będzie to najbardziej efektywna kosztowo i środowiskowo ścieżka.

Buduje się jednak eksperymentalne sieci, w których wodór jest mieszany z metanem, a nawet całkowicie wodorowe, np. w Wielkiej Brytanii, żeby przetestować działanie kotłów wodorowych w warunkach rzeczywistych. Są też projekty budowy fabryk wodoru w państwach, które są obecnie eksporterami ropy i gazu.

Dla części globalnych graczy na rynku energetycznym, na poziomie firm i państw, jest to wręcz walka o przetrwanie, zwłaszcza w dalszej perspektywie, o utrzymanie pozycji eksporterów paliw. Są pod ogromną presją, zdając sobie sprawę, że utrzymanie status quo nie będzie możliwe. Inwestowanie w technologie wodorowe to dla wielu takich podmiotów główna ścieżka rozwoju w nowych okolicznościach. Słusznie zauważył pan, że są to inwestycje eksperymentalne. Trudno zatem opierać na nich strategie transformacji energetycznej tak ważnych sektorów jak ciepłownictwo.

UE tworzy ramy prawne służące nie tylko gospodarce bezemisyjnej, ale także wzmacnianiu bezpieczeństwa energetycznego i uniezależnieniu się od importu nośników energii. Nie wiemy jeszcze, jak to będzie przebiegać i rozwijać się w skali globalnej.

Warto te procesy obserwować i wiedzieć, że wiele dzieje się poza polskim, a także europejskim podwórkiem. Co do działań Wielkiej Brytanii, to w mojej ocenie pokazują one, że dzięki długoterminowemu i stanowczemu planowaniu można dbać nie tylko o system energetyczny, ale także o zaspokajanie potrzeb gospodarki, tworzenie wokół tego systemu miejsc pracy, budowanie firm i powszechne korzystanie na tych przemianach. Jednak żeby to robić, trzeba dobrze wiedzieć, gdzie się jest w danym momencie, a gdzie się chce być i jakie działania i technologie rzeczywiście mają potencjał.

Unia z zasady zachowuje neutralność technologiczną. W przypadku dekarbonizacji nie ma jednak mowy o całkowitej neutralności i bardzo ryzykowne jest zakładanie, że UE postawi na raczkujące technologie, bez ukształtowanego rynku z podażą i popytem, niegenerujące nowych miejsc pracy.

W przypadku wodoru rozwój technologiczny i skala inwestycji, które muszą się wydarzyć, by móc z nich korzystać, są wyjątkowo wymagające. Przyszłość pokaże, czy to się wszystko „zepnie”. Gdyby wodór miał być przyszłością ciepłownictwa, nie wystarczyłoby masowe kupno kotłów i ich zamontowanie, musiałby jeszcze zostać doprowadzony do nich wodór odpowiedni technologicznie, ktoś musiałby go wyprodukować, operatorzy przesyłu i dystrybucji również musieliby wypełnić swoje zadanie itd. To łańcuch powiązań i długa droga do upowszechnienia nowych technologii, o jakichkolwiek sektorach byśmy nie mówili.Dlatego moim zdaniem oczekiwania wobec wodoru, szczególnie tam, gdzie dostępne są technologie realizujących elektryfikację w oparciu o odnawialne źródła energii, są nadmierne.

Paweł Wróbel

Ekspert ds. regulacji UE z 15-letnim doświadczeniem pracy w Brukseli, w tym 5 lat pracy w Komisji Europejskiej, 5 lat w Parlamencie Europejskim oraz 5 lat dla sektora energetycznego. Specjalizuje się w polityce energetycznej, klimatycznej, środowiskowej, a także unijnym budżecie. Założyciel i szef firmy konsultingowej „Gate Brussels”. W latach 2015-2018 pracował jako Dyrektor Polskiego Komitetu Energii Elektrycznej (PKEE) w Brukseli reprezentując interesy sektora elektroenergetycznego. Wcześniej w latach 2010-2015 pracował w dwóch gabinetach Komisarzy ds. budżetu UE, a także w Dyrektoriacie KE ds. budżetu – zajmując się regulacjami energetycznymi, klimatycznymi i środowiskowymi. Uczestniczył w pracach i negocjacjach wielu unijnych regulacji tworzących ramy prawne dla sektora energetycznego, m.in. EU ETS, Dyrektywy OZE, Dyrektywy nt. efektywności energetycznej, rozporządzenia i dyrektywy dot. rynku energii elektrycznej, a także wieloletnich budżetów UE 2014-2020 oraz 2021-2027. Współpracownik BiznesAlert.pl i autor analiz z zakresu unijnej polityki klimatycznej i energetycznej.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!