Lokalny wodór może zmienić paradygmat w globalnej energetyce Industria 2022-09-27

Lokalny wodór może zmienić paradygmat w globalnej energetyce

Obecna transformacja energetyczna jest procesem, który zasadniczo zmieni strukturę sektora energetycznego, sposoby wytwarzania energii oraz strukturę rodzajową paliw i surowców energetycznych. Głównym wektorem polityki energetyczno-klimatycznej Unii Europejskiej[1] jest osiągnięcie tzw. neutralności klimatycznej, związanej z długoterminową redukcją emisji gazów cieplarnianych, w szczególności dwutlenku węgla. Dążenie do tego celu jest i będzie wspierane mechanizmami regulacyjnymi i stymulującymi. Przełoży się to bezpośrednio na modernizację mocy wytwórczych oraz dywersyfikację struktury wytwarzania energii w najbliższych latach i dekadach.  Dynamika zmian w Europie wydaje się być coraz większa. Zauważalna jest silna tendencja zastępowania mocy w elektroenergetyce opartej dotychczas na węglu w kierunku paliw mniej emisyjnych m.in. gazu ziemnego oraz w szczególności odnawialnych źródeł energii (fotowoltaika i elektrownie wiatrowe). Dla przykładu w Unii Europejskiej w latach 2018-2019 nowo zainstalowane moce wytwórcze w elektroenergetyce oparte na OZE i gazie ziemnym niemal zrównoważyły wygaszone moce oparte na węglu[2].


[1] https://ec.europa.eu/clima/eu-action/european-green-deal/delivering-european-green-deal_en

 [2] Agora, Energiewende and Sandbag (2020): The European Power Sector in 2019: Up-to-Date Analysis on the Electricity Transition, s.9

hydrogen pipeline illustrating transformation energy sector towards ecology carbon neutral secure independent energy sources replace natural gas 3d rendering scaled

 

Z uwagi na rosnący potencjał OZE drugim, i być może kluczowym, bohaterem transformacji energetycznej jest wodór. Posiada on dwie istotne cechy. Po pierwsze wodór jako paliwo spalany jest bezemisyjnie, co czyni zadość celom klimatycznym transformacji energetycznej. Po drugie jego wytwarzanie może odbywać się w dowolnym miejscu na świecie. I to jest bardzo istotny czynnik wyróżniający wodór na tle tradycyjnych paliw uzyskiwanych z ograniczonych zasobów kopalnych.

Kluczowym czynnikiem wpływającym na dotychczasowy rynek paliw i węglowodorów energetycznych na świecie jest ograniczona dostępność tych surowców i ich geograficzna koncentracja. Długa historia wydobycia ropy naftowej stworzyła specyficzny łańcuch wartości: z miejsc występowania złóż ropy (kraje producenci, np. kraje Bliskiego Wschodu) poprzez łańcuch dostaw (w tym kluczowy transport drogą morską) na rynki odbioru surowca (np. Europa). Powyższy ekosystem funkcjonuje dziś jako globalny rynek ropy naftowej (commodity), na którym istotną rolę odgrywają po pierwsze uprzywilejowani gracze posiadający złoża ropy naftowej (np. państwa OPEC), oraz po drugie wrażliwe szlaki dostaw i transportu. Kraje i regiony uzależnione od importu tego surowca eksponowane są na ryzyko ograniczenia lub wstrzymania dostaw, czego najbardziej spektakularnym przykładem był kryzys paliwowy w 1973 roku[1], który wpłynął na wszystkie kraje wysoko uprzemysłowione i wszystkie dziedziny gospodarki światowej. Dlatego kontrolowanie miejsc wydobycia ropy naftowej (oraz gazu ziemnego) i szlaków transportu jest strategicznym elementem współczesnej geopolityki wielu państw.

Specyfiką ropy naftowej jest jej łatwość w transporcie, w tym transporcie dalekomorskim – nie wymaga to współcześnie zaawansowanej technologii i umożliwia transport na dalekie odległości między kontynentami.  Ropa naftowa jest obecnie surowcem, którym handluje się w sposób globalny (commodity, liquidity, churn ratio).
W przypadku gazu ziemnego historia kształtowała się nieco inaczej z uwagi na zupełnie inną (trudniejszą) technologię transportu paliwa w gazowym stanie skupienia. Tradycyjnie gaz ziemny z miejsca wydobycia (np. półwysep Jamalski) transportowany jest drogą lądową lub morską gazociągami na docelowe rynki, niemniej zasięg transportowania gazu ziemnego gazociągami jest znacznie bardziej ograniczony niż funkcjonujący łańcuch dostaw ropy naftowej, i dlatego zasięg transportu opartego o gazociągi ogranicza się do odległości maksymalnie ok. 4 tysięcy kilometrów. Gaz ziemny, podobnie  jak ropa naftowa,  jest również paliwem podatnym na ograniczenia lub wstrzymania dostaw, czego rynek europejski i Polski wielokrotnie w ubiegłych dekadach doświadczał. Rosja, jeden z dwóch największych dostawców gazu ziemnego do Europy, cały czas używa tego paliwa jako narzędzia do wywierania presji politycznej i ekonomicznej na inne państwa[2].


[1] https://www.federalreservehistory.org/essays/oil-shock-of-1973-74

[2] vide: W.Paniuszkin, M.Zygar: “Gazprom. Rosyjska broń.”, Wydawnictwo W.A.B

gascarrier ship2 scaled

Dostępność i rozpowszechnienie się technologii skraplania gazu ziemnego do postaci płynnej, czyli tzw. LNG (ang. liquefied natural gaz), spowodował że jest on w stanie funkcjonować jako globalny towar podobnie do ropy naftowej z możliwością transportu morskiego[1] na duże odległości, czego przykładem są dostawy LNG z dalekiego Kataru lub USA do Polski.

Podsumowując powyższe rozważania, podkreślenia wymaga fakt, że dotychczasowy ekosystem energetyczny ropy i gazu ziemnego opiera się na imporcie surowców z regionu występowania na rynek konsumenta. Implikuje to szereg ryzyk, takich jak ograniczenia lub wstrzymania dostaw oraz dużą podatność na zmianę ceny. Niestety bardzo przykrym
i aktualnym przykładem wrażliwości na cenę jest sytuacja na rynku gazu ziemnego z września i października 2021 roku, kiedy ceny gazu w Europie wzrosły od początku roku o 600% (wg. danych Światowej Organizacji Handlu). Dlatego też istotnym elementem polityki energetycznej wielu państw, w tym szczególnie Polski, jest dywersyfikacja źródeł i szlaków dostaw surowców energetycznych. Projekty takie jak gazociąg Baltic Pipe i rozbudowa gazoportu w Świnoujściu mają strategiczne znaczenie dla polskiej energetyki.


[1] Ciekawostką jest fakt, że skroplenie gazu ziemnego powoduje zmniejszenie jego objętości ponad 600 razy w temperaturze -162 st.C.

 

Obecnie trwający proces transformacji energetycznej w kierunku zero- lub nisko- emisyjnych paliw oraz stawianie na odnawialne źródła energii niesie za sobą również potencjalnie zmianę dotychczasowego łańcucha dostaw paliw kopalnych ze wszystkimi implikacjami, które charakteryzują rynek ropy i gazu. W szczególności rozpowszechniona produkcja wodoru ma potencjał do zmiany dotychczas obowiązującego paradygmatu łańcucha wartości ropy i gazu.

87 scaled

W debacie publicznej na temat zmian klimatycznych oraz transformacji energetycznej zauważyć można, że istnieje obecnie bezprecedensowy impuls polityczny i biznesowy dla czystego wodoru. Na przestrzeni ubiegłego roku w Europie szereg instytucji oraz rządów państw ogłosiło swoje strategie wodorowe, m.in.:

  • 3 czerwca rząd Norwegii przyjął Regjeringens hydrogenstrategi,
  • 10 czerwca rząd Niemiec przyjął Nationale Wasserstoffstrategie,
  • 8 lipca Komisja Europejska przedstawiła dokument pn.: A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe,
  • 10 września rząd Francji przyjął Stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné en France.

Kluczowi gracze na światowym rynku energii również aktywnie adoptują się do tego trendu. Amerykański Departament Energii opublikował 12 listopada 2020 Hydrogen Program Plan stawiający m.in. w uprzywilejowanej pozycji tzw. wodór “fioletowy” (którego produkcja oparta jest o atomowe źródła energii). Okazuje się nawet, że 22 października 2020 rząd Federacji Rosyjskiej oficjalnie przyjął mapę drogową dla rozwoju energetyki wodorowej. Jest to o tyle ciekawe, że to może być nowe pole sporu geopolitycznego i rywalizacji gospodarczej tak jak jest to widoczne w przypadku innych nośników energii. Polski system energetyczny wielokrotnie przecież doświadczał zakłóceń w dostawach w segmencie gazu ziemnego i ropy naftowej będąc uzależnionym od importu tych surowców. Dlatego też polski interes gospodarczy powinien uwzględniać możliwość samodzielnego wytwarzania wodoru (jako nośnika energii i paliwa) w oparciu w jak największym stopniu o krajowe zasoby i technologie. Z satysfakcją należy odnotować przyjęcie Polskiej strategii wodorowej[1] w listopadzie bieżącego roku. Ten dokument wpisuje się w globalne, europejskie i krajowe działania mające na celu budowę gospodarki niskoemisyjnej.


[1] https://www.gov.pl/web/klimat/rzad-przyjal-polska-strategie-wodorowa

2110.i201.004.S.m004.c13.green hydrogen energy fuel generation isometric set scaled

Wodór można rozpatrywać co najmniej w trzech kategoriach: jako nośnik energii, czyste paliwo i surowiec przemysłowy. Wodór jest bardzo elastycznym i wszechstronnym nośnikiem czystej energii, ponieważ może być wytwarzany z prawie wszystkich źródeł energii, może być używany w wielu zastosowaniach przemysłowych i technologicznych, a podczas spalania nie emituje CO2, a jedynie parę wodną jako produkt uboczny. Wodór, jako nośnik czystej energii, może być transportowany, przechowywany i do pewnego stopnia nawet mieszany z obecnymi paliwami. Jest to kluczowa zaleta umożliwiająca osiągnięcie głębokiej dekarbonizacji w przystępny i konkurencyjny sposób w porównaniu z innymi rozwiązaniami branymi pod uwagę w procesie transformacji energetycznej. Wodór może pomóc w rozwiązaniu wielu istotnych problemów w energetyce, np. buforowania nieciągłej produkcji prądu elektrycznego z OZE, bilansowania sieci elektroenergetycznych i sezonowego magazynowania, a także dekarbonizacji szeregu sektorów – w tym sektorów trudnych do zredukowania lub wyłączenia, np. produkcja żelaza i stali, niezbędna we współczesnej gospodarce, jest wysoce energochłonna i wyjątkowo trudna do dekarbonizacji.

Jako paliwo wodór może być rozpatrywany jako wymienne i przenośne źródło zasilania (ogniwa wodorowe lub bezpośrednie spalanie wodoru w komorze silnika) w szeroko pojętym transporcie, nie tylko drogowym ale również kolejowym, morskim a nawet powietrznym. Paliwo wodorowe może mieć zastosowanie dla obiektów przemysłowych, w tym nawet dla elektrowni czy elektrociepłowni, np. w Los Angeles planowana jest budowa elektrowni wodorowej[1] o mocy 840MW zasilanej mieszaniną gazu ziemnego (70%) oraz wodoru (30%), która miałaby zostać uruchomiona już w 2025 roku zmniejszając tym samym emisję dwutlenku węgla o 75% w stosunku do obecnie pracującej instalacji węglowej. Należy odnotować, że na świecie podejście do zastosowania wodoru jako paliwa badane jest bardzo szeroko. Dlatego też wodór może pomóc nie tylko w poprawie jakości powietrza, z czym intuicyjnie od razu się kojarzy, ale może służyć wzmocnieniu bezpieczeństwa energetycznego sensu largo.

Należy wspierać tworzenie lokalnych łańcuchów produkcji i konsumpcji wodoru w ramach regionu, województwa a nawet w obrębie lokalnego procesu technologicznego danej firmy. Łańcuch wartości dla H2 i LH2 dopiero powstaje, rozwijają się jego poszczególne i nie połączone jeszcze elementy tj. sposoby produkcji (np. elektrolizery), wielkoskalowy transport morski wykorzystujący nowoczesne gazowce i terminale odbiorcze, oraz w mniejszej skali lądowy transport modalny z wykorzystaniem cystern. Tworzy się rynek konsumpcji wodoru. Zaawansowane rozwiązania technologiczne stosuje już np. firma Kawasaki, która zaprezentowała nowoczesny gazowiec zdolny do transportu 40.000m3 płynnego wodoru oraz zbudowała pierwszy na świecie terminal do odbioru płynnego wodoru Kobe LH2 Terminal (Hy touch Kobe[2]). Obydwa wymienione projekty mają służyć do transportu płynnego wodoru wytwarzanego w Australii na rynek w Japonii. Zupełnie innym przykładem jest oferta dla użytkowników indywidualnych w postaci dostępnych od dłuższego czasu pojazdów zasilanych wodorem, takich jak Toyota Mirai[3]. Na ten moment jest jeszcze za wcześnie by mówić o dojrzałym i ukształtowanym łańcuchu wartości dla wodoru i nowoczesnych technologii ujarzmiających ten surowiec jako paliwo i nośnik energii. Możliwych jest wciąż wiele scenariuszy rozwojowych.


[1] https://www.h2-international.com/2020/09/15/a-hydrogen-plant-to-fuel-los-angeles/

[2] https://global.kawasaki.com/en/corp/newsroom/news/detail/?f=20201203_2378

[3] https://www.toyota.pl/new-cars/mirai/

hydrogen gas transportation concept truck with gas tank trailer fresh nature with solar panel wind turbine background 3d rendering scaled


Podsumowując, wodór jako nośnik energii oraz paliwo jest w obszarze olbrzymiego zainteresowania na całym świecie, a w szczególności w Europie produkcja tzw. „zielonego” wodoru traktowana jest jako idealne rozwiązanie w ramach walki o ochronę klimatu w procesie transformacji energetycznej. Dalszy rozwój i szerokie upowszechnienie wodoru w dużej mierze zależeć będzie od obecnie kształtowanych polityk i strategii. W przypadku Polski mamy obecnie do czynienia z procesem tworzenia ram legislacyjnych i bodźców rozwojowych przy dopiero tworzącym się rynku nowoczesnych technologii wodorowych i ich zastosowania przemysłowego i indywidualnego. Dlatego też wspieranie powstania lokalnego łańcucha technologicznego-przemysłowego, który jest zero- lub nisko- emisyjny w oparciu o wodór (produkcja, transport, konsumpcja) jest wysoce pożądane. Jest to wyzwanie na miarę współczesności oraz kreatywności i ambicji dla polskich przedsiębiorców.

* Autor jest menedżerem i ekspertem od 15 lat związanym z branżą energetyczną. W latach 2009-2017 związany z firmą Gaz-System, gdzie był odpowiedzialny za opracowanie i wdrożenie wieloletniego programu inwestycyjnego w zakresie nowej infrastruktury gazowej w Polsce. Z partnerami z Danii i Norwegii negocjował biznesowe ramy projektu Baltic Pipe. Odpowiadał za rozbudowę połączeń transgranicznych z Litwą, Słowacją, Czechami i Ukrainą. W latach 2017-2018 pełnił funkcję Członka Zarządu ENTSOG European Network of Transmission System Operators for Gas w Brukseli. Od roku 2017 związany z Polskim LNG gdzie zajmował stanowisko Dyrektora Zarządzającego, a od 2018 roku pełnił funkcję Prezesa Zarządu. W tym czasie spółka znacząco poprawiła swoje wyniki w zakresie przyjęcia i rozładunku gazowców z całego świata, a także załadunku autocystern. Odpowiadał za przygotowanie, uruchomienie i realizację Programu Rozbudowy Terminalu LNG w Świnoujściu. Obecnie związany z GK PERN. Absolwent Politechniki Warszawskiej, oraz Szkoły Głównej Handlowej. Posiada certyfikat TenStep Project Management nr 10147. Uczestnik High Potentials Leadership Program na Harvard Business School w USA. Pełny życiorys zawodowy: www.linkedin.com/in/pjakub/

Świętokrzyska Grupa Przemysłowa INDUSTRIA wyrasta z 150-letniej historii Kieleckich Marmurów oraz przemysłowych tradycji regionu. INDUSTRIA łączy te tradycje z nowoczesnymi technologiami i dbałością o środowisko naturalne.

ver_02
Dane grupy

Świętokrzyska Grupa Przemysłowa
INDUSTRIA S.A.
ul. Na Ługach 7
25-803 Kielce

Adres korespondencyjny
ul. Sandomierska 105
25-324 Kielce
tel.: +48 (41) 330 15 00

2023 © Świętokrzyska Grupa Przemysłowa INDUSTRIA S.A.

Spółka Świętokrzyska Grupa Przemysłowa INDUSTRIA S.A. oświadcza, iż posiada status dużego przedsiębiorcy w rozumieniu przepisów ustawy z dnia 8 marca 2013 r. o przeciwdziałaniu nadmiernym opóźnieniom w transakcjach handlowych (Dz.U. z 2013 r. poz. 403 z późn. zm.).