PODSUMOWANIE Workshop on-line AKADEMIA WIEDZY PIME: „Gospodarka wodorowa – mapa drogowa dla Polski” cz.1 i 2.

 

Workshop on-line AKADEMIA WIEDZY PIME: „Gospodarka wodorowa – mapa
drogowa dla Polski” cz.1 i 2.

Warsztat zorganizowany przez Polską Izbę Magazynowania Energii w dniu 22 lipca rozpoczął przedstawiciel gospodarza i organizatora telekonferencji informując, że planowane jest wprowadzenie na agendę EKG oraz Forum Ekonomicznego w Krynicy ‘hydrogen day’, pod warunkiem, że wydarzenia te odbędą się w tradycyjnej, stacjonarnej formie. Kolejny warsztat z cyklu ma się odbyć we wrześniu, natomiast w październiku spodziewane jest przygotowanie raportu podsumowującego. Krzysztof Kochanowski poinformował również o dołączeniu do Grupy Roboczej Polskiego Instytutu Ekonomicznego, oraz powołaniu do życia Hydrogen Poland. Ma to być organizacja dedykowana tematyce wodoru i ukierunkowana na jego popularyzację. Aleksander Śniegocki - WISE Europa. Pierwszą prezentację merytoryczną wygłosił Aleksander Śniegocki w imieniu think tanku WISE Europa, na temat „Strategic management of hydrogen economic development:international examples and conclusions for Poland”. Zwrócił w niej uwagę na duże rozbieżności w szacunkach dotyczących modelu emisji na drodze do neutralności klimatycznej, z podziałem na poszczególne branże i dziedziny życia. Głównym punktem odniesienia w prezentowanych rekomendacjach i ocenie stanu bieżącego były prace nad strategią wodorową Niemiec. Pierwszoplanową rolę w tejże strategii ma odgrywać zielony wodór, mimo że ani obecnie, ani w przyszłości Niemcy nie będą posiadały wystarczającego potencjału do zaspokojenia popytu wewnętrznego na wodór uzyskiwany z elektrolizy, nie wspominając o jego eksporcie. Niemcy zamierzają natomiast dzielić się i komercjalizować technologie wodorowe, w tym tą dotyczącą wielkoskalowej elektrolizy. Wnioskuje się z tego, że jakakolwiek krajowa strategia
wodorowa, musi uwzględniać międzynarodowy rynek zarówno produkcji, jak również technologii. Jednocześnie wskazano, że poza Niemcami, Portugalią czy założeniami do strategii UE, panuje znacznie większa tolerancja dla metod pozyskania wodoru,
połączona ze świadomością jego deficytowości (Holandia, Norwegia, Japonia czy Australia).

W przypadku Polski konieczne jest wypracowanie długoterminowej strategii wodorowej oraz jej inkluzyjny charakter, uwzględniający zarówno graczy zielonego jak i szaregowodoru. Marek Ściążko zadał otwarte pytanie: czy nie jest tak, że w pierwszym preliminarzu do 2030 zielony wodór będzie przede wszystkim magazynem energii, właśnie ze względu na
konieczność dedykowania mocy, których wykorzystanie będzie postrzegane jako bardziej niezbędne gdzie indziej.
W odpowiedzi A. Śniegocki stwierdził, że zielony wodór będzie deficytowy, ponieważmoce OZE będą w pierwszej kolejności dedykowane do celu elektryfikacji gospodarki,
przy braku wystarczającej ilości mocy w OZE, dlatego będziemy mieżyć się z wysokimi
kosztami zielonego H2. Akceptowalny kosztowo wodór zielony powinien pojawić się
w latach 30’stych i 40’stych. Do 2030 tani wodór zielony raczej się nie pojawi, dlatego
jego upowszechnienie w tym czasie nie nastąpi.

Sam French - Johnson Matthey
Kolejną prezentację wygłosił Sam French z firmy Johnson Matthey wskazując na
nieuchronność szerokiego zastosowania wodoru w gospodarce, jeśli zrealizowane mają
być zarówno docelowy cel bezemisyjności, jak i pośrednie „kamienie milowe”. Mimo iż
wszyscy zgadzają się odnośnie docelowego modelu w którym wodór ma być
produkowany wyłącznie z elektrolizy zasilanej z OZE, to zaspokojenie potrzeb rynku
w fazie przejściowej musi uwzględniać również wodór niebieski oraz turkusowy.
Zaprezentowane zostały schematy oferowanych przez JM technologii produkcji wodoru
niskoemisyjnego oraz ich przewaga konkurencyjna nad zastosowaniem typowej,
najbardziej dziś rozpowszechnionej metody SMR. Są to: wyższa sprawność procesu
produkcji LCH niż SMR, reakcja reformingu przebiega w wyższej temperaturze, co
oznacza, że więcej metanu jest przekształcane w wodór, ogromna większość CO2
wytwarzanego podczas różnych reakcji jest zawarta w procesie i może być wychwycona
w ponad 95% przy użyciu już istniejącej technologii. Sam French zwrócił uwagę, że
pokrycie zapotrzebowania na wodór np. przemysłu rafineryjnego przy zastosowaniu
elektrolizy wymaga mocy zainstalowanych w OZE na poziomie kilku GW, a mowa jest
o tylko jednej gałęzi przemysłu. Stąd nieuniknione będą inwestycje w rozwiązania pośrednie.
Elektrolizer jest fizycznie połączony z siecią energetyczną. Ślad węglowy wodoru w sposób
domyślny równa się śladowi sieci energetycznej. Dodatkowe świadczenia – PPA lub Zielone
certyfikaty mogą zapewnić, że produkcja z elektrolizera będzie w 100% odnawialna.

Grzegorz Pawelec - Hydrogen Europe
Koszty produkcji i dystrybucji wodoru
Znalezienie okazji biznesowej
Koszt, przy którym można mówić o opłacalności wodoru, jest inny w zależności od tego,
do czego później chcemy ten wodór wykorzystać. Przy koszcie produkcji 1.80 USD/kg,
można mówić o opłacalności dla prawie wszystkich sposobów wykorzystania wodoru.
Przy koszcie 2.50 USD/kg, wodór może pokryć około 8% światowego popytu na energię.
Zastosowanie wodoru w sektorze mobilności wydaje się być szczególnie atrakcyjne.
Analiza Hydrogen Council pokazuje, że przy koszcie 4 USD/kg (pokrywającym produkcję,
dystrybucję i sprzedaż detaliczną), wykorzystanie wodoru staje się opłacalne dla około
połowy rynku mobilności. Przy koszcie 6 USD/kg, zastosowanie wodoru może być
opłacalne dla około 15% zapotrzebowania energetycznego w transporcie do roku 2030.
Istnieją obszary w sektorze mobilności gdzie trudno w ogóle mówić o jakiejkolwiek
alternatywnie do wodoru jako paliwa, np. długodystansowy transport ciężki. Te obszary,
z dużym prawdopodobieństwem, mogą okazać się najlepszymi i najłatwiejszymi
okazjami biznesowymi, nie wymagającymi prawie zewnętrznego wsparcia.

Różne scenariusze kosztów produkcji wodoru
SCENARIUSZ 1.
Uśredniony koszt wodoru dla Polski – 5.4 EUR/kg (przy założeniu, że elektrolizer będzie
miał moc przynajmniej 10MWh oraz będzie w użyciu przez przynajmniej 4,000 godzin
w roku). Żeby „prześcignąć” wodór szary (oparty na paliwach kopalnych bez wykorzystania
technologii CCS), koszt produkcji wodoru zielonego musiałby wynieść mniej niż 1.9-1.7
EUR/kg. Scenariusz 1. daje małe prawdopodobieństwo osiągnięcia kosztów tak niskiego
rzędu. Bezpośrednie, fizyczne połączenie między źródłem energii odnawialnej
a elektrolizerem. Możliwe dodatkowe bezpośrednie połączenie między źródłem energii
odnawialnej a siecią. Produkcja z elektrolizera jest w 100% odnawialna.
Fotowoltaiki na skalę użyteczności – od 6.3 do 8.7 EUR/kg* Energetyki wiatrowej lądowej
i morskiej – od 4.4 do 6.7 EUR/kg*

SCENARIUSZ 2.
Uśredniony koszt wodoru dla Polski z:
*Niższe wartości w tym przedziale odnoszą się do źródeł odnawialnych usytuowanych
w najbardziej optymalnych warunkach w całym kraju, a wartości wyższe do źródeł
usytuowanych w warunkach przeciętnych.
Scenariusz 2. obejmuje również koszty logistyczne takie jak kompresja lub skraplanie
wodoru, transport oraz magazynowanie.
Rurociągi są potencjalnie najtańszą opcją transportowania wodoru, ale wymagają
transportowania dużych ilości, by być opłacalnymi. Dla mniejszych ilości wodoru
transport ciężarówkami jest tańczy, ale tylko na krótkich dystansach. Alternatywą jest
jeszcze modernizacja istniejących rurociągów gazowych, co może dać nawet 50%
redukcji kosztów.
Import wodoru odnawialnego
Jako że warunki do produkcji wodoru ze źródeł odnawialnych w Polsce nie są najlepsze,
może warto rozważyć importowanie zielonego wodoru z regionów o lepszych
warunkach, np. Arabii Saudyjskiej, Afryki Północnej czy nawet Hiszpanii.
W niektórych regionach, np. Chile, zielony wodór można już produkować za mniej nawet
niż 1.6 USD/kg, co sprawia, że jest on konkurować z wodorem szarym.
Koszt przewozu morskiego wodoru w stanie ciekłym pozostanie dość wysoki (1.5-2.0
USD/kg). Alternatywami są LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier) lub
amoniak/metanol jako nośniki energii.
Przykład: koszt importowanego wodoru z Arabii Saudyjskiej do Niemiec (na wysokości
portu) wynosiłby 3.4 USD/kg.
04
Zbalansowania i magazynowania zmiennej energii odnawialnej (VRE).
Złagodzenia strat kiedy produkcja energii odnawialnej zdecydowanie przewyższa
popyt. Transportu energii odnawialnej na długie dystanse z dalekich miejsc poza lądem z
dużym potencjałem produkcji energii odnawialnej.

 

Laurence Grand-Clement - Persee Analiza techno-ekonomiczna łańcuchów dostaw
wodoru przy zastosowaniu transportu wodnego (rzecznego i morskiego)
W Polsce istnieją wyjątkowe możliwości dla rozwoju transportu wodnego. W 2018 roku,
śródlądowy transport towarowy w Polsce ograniczał się do kolei (prawie 30%) oraz
transportu drogowego (ponad 70%). Wodór jako paliwo alternatywne dla transportu
morskiego to relatywnie nowa, ale szybko rozwijająca się idea. Udało się już przeprowadzić
kilka skutecznych projektów rozwijających zielony wodór dla wodnego transportu
towarowego, a wiele podobnych planuje się na przyszłość.
Produkcja wodoru oferuje możliwość:
Poza lądowe projekty w obszarze produkcji wodoru do celów magazynowania energii
odnawialnej to między innymi: projekt pilotażowy posHydon, Hybsea, projekt DEEP
PURPLE, projekt dolpHyn, koncept THYPSO. Wiele czynników ma bezpośredni
wpływ na końcowy uśredniony koszt wodoru (LCOH), w tym: koszt energii elektrycznej,
zastosowania i użytkownicy, umiejscowienie geograficzne, wybór technologii, koszt siły
roboczej, regulacje prawne, surowce, podatki i dotacje. Współpraca jest kluczem do
rozwoju i napędzania Wizji Szlaku Rzecznego (River route visions).
Komisja Europejska przekazała 500 000 euro dotacji na projekt, którego celem jest
wdrożenie przynajmniej 10 statków zasilanych wodorem na trasie z Rotterdamu do
Kolonii do 2024 roku. Partnerstwo RH2INE przewiduje na wstępie 3 stacje wodorowe na
trasie, z planem na rozwój kolejnych w nadchodzących latach, by w przyszłości
poprowadzić statki zasilane wodorem aż do Genui.
Całkowite zapotrzebowanie na energię będzie niższe dzięki oszczędności energii,
izolacji budynków etc. Gaz ziemny zostanie wycofany całkowicie.
Sieć ciepłownicza, biom etan, elektryczne pompy ciepła i wodór pokryją po 25%
zapotrzebowania.
Sjored Delnooz - Kiwa Technology Instalacje rurowe i materiały. Przyszłość
magazynowania wodoru w Holandii.
Transport gazu – teraźniejsza sieć
Holandia w tym momencie dysponuje rozległą siecią przeznaczoną do transportu gazu
(40-80 bar). Właścicielem sieci jest De Nederlandse Gasunie, a usługodawcą
GasunieTransport Services (GTS). Całkowita długość sieci wynosi około 16 000km.
Dystrybucja gazu – teraźniejsza sieć
Sieć dystrybucji gazu jest również rozległa (30 mbar – 8 bar). Właściciel sieci
i usługodawcy to inne firmy. Sieć zapewnia 7 milionów połączeń, obsługując 94%
gospodarstw domowych, a łączna długość rurociągów wynosi około 125 000 km.
Gaz jest dystrybuowany na poziomach ciśnienia wynoszących: 30 mbar, 100 mbar, 1 bar,
4 bar, 8 bar. Materiały używane w ramach sieci to: niezmodyfikowany PCW (unmodified
PVC), uplastyczniony PCW (plasticized PVC), niechroniona stal (unprotected steel), szare
żeliwo (Gray Cast Iron), azbestocement (Asbestos Cement), PE (PE63, PE80, PE100),
żeliwo guzkowate (Nodular Cast Iron), stal [ochrona katodowa] (steel cathodic
protected). Najczęściej używanym materiałem jest PCW. Żeliwo ma zostać zastąpione
(głównie PCW) zanim wodór zostanie włączony do sieci.
Przewidywania na temat wodoru w Holandii 2050 roku
Przyszły transport gazu – wodór Holandia planuje wdrożyć kombinację
zmodernizowanych istniejących rurociągów oraz rurociągów nowych.
06
Sieć dystrybucyjna nadaje się do wdrożenia 100% wodoru.
Wymiana wyposażenia końcowych odbiorców pochłonie największą część kosztów.
Koszt przekształcenia całej sieci wyniesie maksymalnie 700 milionów euro.
Projekty pilotażowe i demonstracyjne są niezbędne, by nabrać praktycznego
doświadczenia.
Rozwój odpowiedniego wyposażenia do mierzenia jest niezbędny.
Rozwój odpowiednich norm dla systemów i produktów jest niezbędny.
Szkolenia i kampanie informacyjne są niezbędne.
Połączenie różnych rozwiązań jest niezbędne.
Występuje niepewność co do co, gdzie i kiedy.
DSO musi być przygotowane na wiele scenariuszy.
Preferuje się 100% wodoru ponad mieszankę z gazem ziemnym.
Znaczne oszczędności dzięki ponownemu wykorzystaniu istniejącej już
infrastruktury.
Pojemność jest prawie 1000 razy większa od teraźniejszej pojemności
magazynowania energii.
Koszt transportowania energii poprzez sieć gazową jest 8-10 razy niższy niż poprzez
przewody elektryczne.
Przyszła dystrybucja gazu – wodór
Główne wnioski:
Typowa przyszła infrastruktura energetyczna:
Grzegorz Pawelec - Hydrogen Europe Adaptacja sieci gazu ziemnego do transportu
wodoru – wizja europejskich operatorów systemu przesyłowego (OSP)
Wykorzystanie infrastruktury gazowej do magazynowania energii oferuje kilka zalet,
w tym:
07
Czy OSP akceptuje zastrzyk lub dopuszcza stężenia wodoru w gazowej sieci przesyłowej
w twoim Państwie Członkowskim?
15 z 23 państw (65%) informuje, że OSP w ich domenie nie akceptuje zastrzyku i nie
dopuszcza stężenia wodoru w gazowej sieci przesyłowej. Jest to technicznie możliwe, ale
w Polsce brakuje sprecyzowanych regulacji prawnych, a konkretne stężenia wodoru nie
są określone.
Czy normy jakości gazu dopuszczają stężenia wodór?
W większości (78%) Państw Członkowskich normy jakości gazu nie dopuszczają stężeń
wodoru. W tylko pięciu Państwach Członkowskich normy te dopuszczają stężenie
wodoru. Są to: Austria, Niemcy, Francja, Litwa i Łotwa. W Polsce, normy jakości gazu nie
regulują konkretnie wodoru, lecz istnieją ogólne parametry jakości gazu.
Jakie jest teraźniejsze maksymalne stężenie wodoru dopuszczalne przez OSP w sieci
przesyłowej gazu ziemnego?
Niemcy – do 10% stężenia wodoru
Francja – do 6% stężenia wodoru
Hiszpania – do 5% stężenia wodoru
Holandia – do 0.2% stężenia wodoru
Austria – do 2% stężenia wodoru
Włochy – do 1% stężenia wodoru
Litwa - do 2% stężenia wodoru
Czy jesteś świadomy adaptacji lub projektów inwestycyjnych, mających na celu
zaakceptowanie lub zwiększenie akceptacji w stosunku do wodoru w gazowej sieci
przesyłowej w twoim Państwie Członkowskim?
Ponad połowa respondentów (57%, 13 odpowiedzi) jest świadoma adaptacji i/lub
projektów inwestycyjnych związanych z mieszaniem wodoru w gazowej sieci
przesyłowej.
Ta sama ilość respondentów informuje o planach związanych ze zwiększeniem
akceptacji w stosunku do wodoru w gazowej sieci przesyłowej w ich Państwie
Członkowskim.
08
Irlandia – 20% wodoru w 2030 roku, potencjał na 100% w 2050 roku (50 TWh).
Francja:
Włochy – 35 bcm potencjał na biom etan w 2050 roku.
Wielka Brytania – 20% wodoru w 2030 roku, potencjał na 100% w 2050 roku (50
TWh).
Dania – 10% całkowitej konsumpcji gazu jest odnawialne w 2019 roku, ma być 100%
do 2035.
Dopuszczalne stężenia wodoru różnią się w tym momencie w zależności od
docelowego wykorzystania.
Wiele urządzeń gazowych można, bez znacznych problemów, dostosować do
mieszkanek gazu ziemnego z wodorem.
Badania pokazały, że wiele urządzeń domowych i komercyjnych można dostosować
do nawet 30% stężenia wodoru, nie powodując zagrożenia.
Zastosowania przemysłowe mogą być dostosowane do nawet 50% stężenia wodoru,
jeśli zostaną wdrożone odpowiednie pomiary i technologie kontrolne.
Turbiny gazowe, silniki gazowe i CNG są prawdopodobnie najbardziej podatne na
problemy.
Konstrukcja kompresora powinna być dopasowana do składu mieszanki gazowej.
Nadal brakuje wiedzy w niektórych obszarach dotyczących bezpieczeństwa.
Ewaluacja kondycji starszych rurociągów będzie niezbędna.
Jeżeli wodór będzie w końcowym rezultacie wykorzystywany w formie czystej, a nie
w formie mieszanki, należy spodziewać się dodatkowych kosztów związanych
z separacją.
Aktualnie, najnowocześniejsza technologia separacji wodoru pochłania 4 kWh na
kilogram wodoru (wydajność 88%) – razem z kosztami zastrzyku, ta opcja szybko
staje się zbyt droga).
Przyszłe cele:
- 10% całości gazu w sieci ma być odnawialne do 2030 roku, według prawa.
- wodór: mieszanka 6% teraz, mieszanka 10% w 2030, 20% później.
Gdzie leżą problemy?
09
Stopniowy rozwój od połowy lat 2020 wprzód.
6 800 km rurociągów do 2030 roku, łączące doliny wodorowe.
Dalszy rozwój infrastruktury do 2035 roku, rozciągnięcie infrastruktury we wszystkie
kierunki do 2040 roku z łączną długością prawie 23 000 km.
W efekcie końcowym mają powstać dwie równoległe sieci transportowe: jedna
poświęcona wodorowi i jedna poświęcona (bio)metanowi.
Szkielet wodorowy będzie transportował wodór wyprodukowany z energii wiatrowej
(morskiej) i fotowoltaiki w granicach Europy oraz pozwala na import wodoru spoza
kontynentu.
13 GW wodoru na rurociąg.
27-64 miliardów euro, wykorzystując 75% przekształconych gazociągów połączonych
przez odcinki nowych rurociągów (stanowiących 25% całości).
Uśredniony koszt jest oceniany na 0.09-0.17 euro na kilogram wodoru na 1000 km2.
Strategia UE na rzecz integracji systemu energetycznego.
Strategia UE w zakresie wodoru.
„Zielony wodór” jako priorytet.
W okresie przejściowym dopuszcza możliwość stosowania wodoru „niskoemisyjnego”
z paliw kopalnych.
Według założeń KE, gospodarka wodorowa będzie rozwijała się stopniowo i z różnym
horyzoncie czasowym dla poszczególnych regionów.
Wdrożenie programu inwestycyjnego za pomocą Europejskiego sojuszu na rzecz
czystego wodoru.
Szkielet wodorowy zaproponowany przez gazowe OSP
Strategia wodorowa istnieje, jest w procesie tworzenia lub jest zaplanowana w wielu
Państwach Członkowskich, w tym: Polska, Niemcy, Francja, Hiszpania, Portugalia,
Holandia, Szwecja, Belgia, Austria, Łotwa, Rumunia.
Beata Superson - Polowiec - Polowiec & Wspólnicy Strategia Wodorowa UE –
szanse i wyzwania
W celu osiągnięcia w 2050 r. neutralności klimatycznej 8 lipca 2020 , Komisja Europejska
ogłosiła dwie strategie:
Założenia strategii wodorowej Unii Europejskiej:
10
Zwiększanie popytu i zwiększanie produkcji.
Opracowanie ram umożliwiających i wspierających: systemy wsparcia, zasady
rynkowe i infrastrukturę.
Promowanie badań i innowacji w dziedzinie technologii wodorowych.
W latach 2020–2024 KE zamierza wspierać instalację min. 6 GW instalacji
z odnawialnym wodorem w UE oraz produkcję do miliona ton odnawialnego
wodoru.
W latach 2025–2030 wodór powinien stać się nieodłączną częścią unijnego
zintegrowanego systemu energetycznego, z co najmniej 40 GW instalacji
z odnawialnym wodorem i produkcją do dziesięciu milionów ton tego surowca.
Od 2030 r. do 2050 r. technologie odnawialnego wodoru powinny osiągnąć
dojrzałość i zostać wdrożone na dużą skalę we wszystkich sektorach, w których
dekarbonizacja jest „trudna”.
Neutralność klimatyczna.
Wzrost świadomości społeczeństwa.
Rozwój nowych technologii wytwarzania energii elektrycznej z OZE.
Stworzenie nowych miejsc pracy.
Stworzenie jednolity ram prawnych.
Wysoki koszt wytwarzania wodoru, jak ijego znikomy udział wcałkowitym zużyciu
energii.
Stworzenie systemów wsparcia.
Proces wytwarzania zielonego wodoru pochłania dużo energii, a realizowane
i planowane nowe projekty wymagałyby znacznego przyrostu słonecznych i/lub
wiatrowych mocy wytwórczych.
Etapy działania według Komisji Europejskiej
Uczestnikami są liderzy przemysłu, przedstawiciele społeczeństwa, krajowych
i regionalnych ministerstw oraz Europejski Bank Inwestycyjny. Szacowane inwestycje
w zielony wodór w Europie mogą wynieść do 2050r. od 180 do 470 mld euro, natomiast
w niskoemisyjny wodór, wytwarzany z paliw kopalnych –od 3 do 18 mld euro. Sojusz
stworzy system wspierania inwestycji, służący rozwojowi produkcji czystego wodoru
i stymulowaniu popytu na czysty wodór w UE.
Szanse
Wyzwania
Stworzenie nadrzędnego dokumentu ze wskazanie strategicznych rozwiązań.
Wprowadzenie precyzyjnych regulacji dedykowanych do przyłączania instalacji do
sieci gazowej lub elektroenergetycznej wytwarzającej wodór.
Wprowadzenie precyzyjnych przepisów związanych z bezpieczeństwem wytwarzania
i wykorzystywania wodoru.
Modyfikacja przepisów dotyczących procesu budowlane –ułatwienia w realizacji
projektów wodorowych.
Wprowadzenie systemu wsparcia dla jednostek wodorowych.
W Polsce cały czas brakuje dokumentu strategicznego, który w sposób wyczerpujący
wskazałby kierunek rozwoju technologii wodorowych. Zarówno Polityka Energetyczna
Polski do 2040r., jak i Krajowy plan na rzecz energii i klimatu w niewielkim zakresie
odnoszą się do wykorzystywania wodoru. Jedynie w przepisach dotyczących
elektromobilności i paliwach alternatywnych wodór został zdefiniowany jako paliwo
alternatywne.
Co jest w Polsce potrzebne?