Wodór jest paliwem przyszłości. Dlaczego? [FILM, ZDJĘCIA]

Konferencję, która odbyła się 9 grudnia br. w siedzibie Towarzystwa Naukowego Płockiego, rozpoczęła prof. dr hab. inż. Daniela Żuk, witając zaproszonych prelegentów i gości. Głos zabrał również Józef Węgrecki, Członek Zarządu PKN ORLEN ds. Operacyjnych.

– Na dzisiaj wodór jest podstawą Zielonego Ładu. Rozwój technologii jest bardzo szybki. Jeszcze trzy lata temu do napędu wodorowego podchodzono sceptycznie, dzisiaj to już się dzieje. Trzeba mieć wizję i ją realizować – mówił Józef Węgrecki.

Dlaczego pojazdy wodorowe, a nie elektryki?

Referat pt. „Zastosowanie wodoru w transporcie kołowym, magazynowanie, ogniwa paliwowe – ogólne wprowadzenie do tematyki wodorowej” przygotował mgr Andrzej Borczuk, który, niestety, nie mógł dotrzeć na spotkanie. W jego imieniu referat wygłosił mgr Jacek Rudzieniec, wiceprezes Zarządu Klastra Przemysłowego Dolina Polimerowa, zawodowo związany z firmą CNPL, operatorem logistycznym pojazdów.

Jak wyjaśniał, na świecie powstało lobby zwolenników wodoru, jako paliwa przyszłości, którzy argumentują, iż jest to paliwo, którego nigdy nie zabraknie, w przeciwieństwie do paliw kopalnych. Kilogram wodoru zawiera przy tym tyle energii, co 3,3 l oleju napędowego. Wodór służy do wytworzenia prądu w ogniwach paliwowych, które zastępują ciężkie akumulatory.

Dlaczego wodór zyskał tak dużą aprobatę? Otóż w porównaniu do aut elektrycznych, pojazdy napędzane wodorem mają mniejszą masę własną, większy zasięg (700 km), szybsze tankowanie (do 10 min.) oraz przede wszystkim nie obciążają sieci elektrycznej. Do tego, chyba po raz pierwszy od początku powstania transportu, samochody z napędem wodorowym… oczyszczają powietrze. Dzieje się tak, ponieważ powietrze dostarczane do ogniw musi być oczyszczone w filtrze.

I, choć przeciwnicy pojazdów wodorowych twierdzą, że są one droższe od elektrycznych, nie ma odpowiedniej liczby stacji tankowania, a wielokrotne przetwarzanie energii (od wytworzenia wodoru do jego użycia w ogniwach paliwowych) jest nieopłacalne, to jednak w rozwój technologii wodorowej inwestuje się ogromne kwoty. Wodór rozwiązuje bowiem problem konieczności zapewnienia bezemisyjnego transportu, jaki powstał ze względu na wyczerpywanie się dotychczasowych paliw, które dodatkowo powodują zanieczyszczenie powietrza.

Jak działają pojazdy napędzane wodorem? Otóż pobrany ze zbiornika wodór dostarczany jest do ogniw wodorowych, do których tłoczone jest również oczyszczone powietrze z atmosfery. W wyniku reakcji termochemicznej, powstaje prąd elektryczny, ciepło oraz woda, która usuwana jest na zewnątrz pojazdu. Prąd dostarczany jest bezpośrednio do silnika napędowego pojazdu i do akumulatora litowo-jonowego. Ze względów bezpieczeństwa, ogniwa paliwowe są specjalnie zabezpieczone przed uderzeniami, co ma zapobiegać wybuchowi wodoru podczas kolizji drogowej, a struktura nadwozia zawiera dodatkowo liczne elementy wzmacniające.

W pojazdach wodorowych stosuje się dodatkowo rozwiązania odzyskujące energię, bardzo podobne do tych, wykorzystywanych w autach elektrycznych. Akumulator jest ładowany podczas hamowania i postoju (na tzw. biegu jałowym). Energia z akumulatora służy m.in. do zasilania silnika elektrycznego w trakcie gwałtownego przyspieszania, gdy zapotrzebowanie na prąd jest bardzo duże. Dzięki temu można zastosować ogniwa paliwowe o mniejszej mocy.

Unia Europejska już uznała wodór za paliwo alternatywne i zaleca krajom członkowskim budowę stacji tankowania. W Europie działa ich około 125, a kolejnych 51 jest w trakcie realizacji (2021 r.). Aż 76 stacji znajduje się w Niemczech. W krajach skandynawskich jest ich 18, w Wielkiej Brytanii – 13, a w krajach Beneluksu – 4. W Polsce w produkcję wodoru włączyła się Grupa ORLEN oraz Grupa Lotos, która zamierza postawić stacje tankowania w Warszawie i Gdańsku.

ORLEN już inwestuje w wodór

O planach Koncernu w tym zakresie opowiedział w referacie pt: „Wodór w transporcie ciężkim, ciągniki siodłowe, lokomotywy” dr hab. inż. Arkadiusz Kamiński, Ekspert, Obszar Członka Zarządu ds. Operacyjnych PKN ORLEN. Jak wyjaśniał, ORLEN chce w 2030 roku zmniejszyć ilość dwutlenku węgla w rafinerii i petrochemii o 20 proc., a w energetyce o 33 proc. Do 2050 roku Koncern ma stać się firmą zeroemisyjną.

Po przedstawieniu m.in. strategii osiągnięcia gospodarki niskoemisyjnej, Arkadiusz Kamiński wyjaśnił, dlaczego nie każdy pojazd może być napędzany elektrycznie. W przypadku samolotów czy lokomotyw, akumulatory musiałyby być tak ciężkie, że przyniosłoby to znaczny spadek ładowności, a tempo ich ładowania nie daje szansy na zorganizowanie ekonomicznie uzasadnionego systemu dystrybucji towarów. Dlatego to wodór jest brany pod uwagę jako rozwiązanie ekologiczne również dla transportu ciężkiego.

– Wodór pozwala napędzać pojazdy, dla których napęd oparty na bateriach nie ma zastosowania – wyjaśniał Arkadiusz Kamiński. – Paliwa wodorowe znajdą zastosowanie w pojazdach segmentu C/D, pojazdach ciężarowych, komunikacji miejskiej oraz pociągach, a w przyszłości również w statkach żeglugowych i powietrznych – tłumaczył, przytaczając przykłady pojazdów ciężarowych, w których już zastosowano napęd wodorowy (w tym polskiej firmy Solaris).

Podkreślił też, że na całym świecie projekty związane z ogniwami wodorowymi są dofinansowane przez państwa. W Polsce są to jeszcze bardzo małe kwoty, w porównaniu do Japonii, USA czy Niemiec.

PKN ORLEN mocno zaangażował się w produkcję oraz tworzenie infrastruktury wodorowej. Obecnie trwa pilotażowy projekt powstania dwóch stacji tankowania wodoru we współpracy z Air. Docelowo w Polsce mają powstać 54 stacje, w Czechach 22, a w Słowacji 26.

Powstaje też HUB Kujaw, gdzie ORLEN buduje instalację doczyszczania, sprężania wodoru do istniejącego w Anwil SA elektrolizera. W projektach Koncernu jest też HUB Mazowsze, czyli budowa instalacji doczyszczania i sprężania wodoru na istniejącym strumieniu technologicznym wodoru w Płocku, a także HUB Silesia, czyli rozbudowa nowowybudowanej jednostki do produkcji wodoru o dodatkowy węzeł doczyszczający, oparty na technologii adsorpcji zmiennociśnieniowej.

Przeprowadzono również scouting study dla budowy instalacji zielonego wodoru w Litvinovie. W zakresie projektu jest budowa farmy PV o mocy 52 MW oraz elektroliza mocy 20 MW. Wstępnie potwierdzono już korzyści wdrożenia, projekt jest w trakcje studium wykonalności. Grupa Orlen pozyskała też dofinansowanie od czeskiego rządu w wysokości 85 proc. na budowę 3 stacji tankowania wodoru (Litvinovo, Praga, Brno). Dwie pierwsze mają powstać jeszcze w tym roku.

Orlen wdraża też projekt LokMan H2, w zakresie którego jest zakup lokomotywy wodorowej oraz wybudowanie demonstracyjnej stacji tankowania wodorem na terenie Zakładu Produkcyjnego w Płocku. W dalszej perspektywie przewidywane jest stworzenie sieci punktów tankowania, na bazie zdobytego w projekcie doświadczenia. Potencjalnie powstać może 19 punktów tankowania wodoru dla pojazdów kolejowych na sieci PKP PLK, w tym jedna stacja pilotowa właśnie w Zakładzie Produkcyjnym w Płocku.

Kolejny projekt ORLENU to „Clean Cities – Hydrogen mobility in Poland”, czyli czyste miasta. Swoim zakresem obejmuje wytwarzanie wodoru wysokiej czystości z procesu elektrolizy w HUBie we Włocławku, docelowo zasilanego OZE, budowę dwóch ogólnodostępnych stacji tankowania wodoru w Poznaniu i w Katowicach oraz mobilną (kontenerową) stację tankowania, zlokalizowaną we Włocławku.

– Jest to aktualnie największy projekt krajowy pod względem wolumenu produkcji wodoru, który otrzymał wsparcie w postaci bezzwrotnego dofinansowania w wysokości ok. 9 mln zl z CEF Transport Blending Facility – mówił Arkadiusz Kamiński. – Zakładana w projekcie infrastruktura, umożliwiająca zastosowanie wodoru jako paliwa, pozwoli na tankowanie łącznie ponad 40 autobusów zasilanych ogniwami paliwowymi oraz dodatkowo innych pojazdów, napędzanych wodorem wysokiej czystości – tłumaczył.

To bardzo cenny projekt także pod kątem ekologicznym, gdyż wdrażane niskoemisyjne technologie bezpośrednio przyczynią się do poprawy jakości powietrza w miastach. Dzięki wykorzystaniu wodoru w szeroko rozumianym transporcie, zostaną wyeliminowane spaliny pochodzące z paliw kopalnych, a w zamian będzie emitowana tylko i wyłącznie woda. Obniżony zostanie znacząco poziom hałasu, bowiem autobusy napędzane wodorem nie posiadają silników spalinowych, lecz elektryczne, zasilane energią elektryczną pochodzącą z ogniw paliwowych napędzanych wodorem wysokiej czystości.

W celu realizacji tego projektu, w Polsce tworzone są doliny wodorowe, w tym również na Mazowszu, której liderem jest właśnie PKN ORLEN.

Jak wymieniał Arkadiusz Kamiński, Koncern zaangażował się też w projekty badawczo-rozwojowe dla rozwoju technologii wodorowych. Wśród nich są innowacyjne projekty demonstracyjne, związane z technologiami wodorowymi przy Zakładzie Produkcyjnym w Płocku czy pracownia wodorowa przy nowym Centrum Badawczo-Rozwojowym w Płocku, wspierająca działania badawcze i operacyjne w zakresie analityki i badań specjalistycznych czy współpraca przy realizacji projektów wodorowych z uczelniami i ośrodkami badawczymi.

Ważnym aspektem wdrażania technologii związanej z wodorem jest stworzenie systemowych rozwiązań dla kształcenia i szkolenia w kierunku niskoemisyjnych technologii wodorowych. Wśród zadań jest wypracowanie rozwiązań dla szkolenia na wszystkich poziomach kształcenia zawodowego (współpraca uczelni i biznesu), Wodorowy Program Stażowy w PKN ORLEN, powiązany z praktykami przy powstających Hubach wodorowych i stacjach tankowania wodoru, organizowanie eventów promocyjnych i szkoleniowych związanych z promocją technologii niskoemisyjnych czy organizowanie konkursów i programów badawczych na inicjatywy związane z zastosowaniem wodoru w obrębie Mazowieckiej Doliny Wodorowej.

Konieczne także będzie wprowadzenie regulacji prawnych, ale i pozyskiwanie dofinansowań do realizowanych projektów z poziomu krajowego i europejskiego.