Wodór w pigułce

Wodór (H2), pierwiastek chemiczny odkryty w 1766 roku przez Henry`ego Canvendisha to wszechstronny nośnik energii. Może być wytwarzany z wielu surowców i używany w licznych zastosowaniach.

Ze względu na poziom emisyjności CO2 podczas jego produkcji, wyróżnia się kilka kolorów wodoru: 

• Wodór szary - produkowany w procesie reformingu parowego metanu (SMR) lub gazyfikacji węgla. Te metody produkcji wodoru należą do najpopularniejszych i najtańszych. Charakteryzują się jednak wysoką emisyjnością dwutlenku węgla.
• Wodór zielony (odnawialny) - produkowany w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Charakteryzuje się zerową emisyjnością. 
• Wodór niskoemisyjny - wytwarzany z odnawialnych lub nieodnawialnych źródeł energii z emisyjnością mniejszą niż 5,8 kg CO2 eq/kg H2.
• Wodór niebieski - wytwarzany w procesach wykorzystujących paliwa kopalne z wykorzystaniem wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS). 
• Wodór fioletowy - produkowany w procesie elektrolizy z wykorzystaniem energii pochodzącej z elektrowni jądrowych. 
• Wodór turkusowy - otrzymywany w procesie pirolizy metanu. Proces produkcji nie emituje CO2, ale jego produktem ubocznym jest węgiel w postaci stałej, który należy składować lub utylizować, co powoduje ryzyko emisji dwutlenku węgla. 
• Wodór biały - pochodzący z naturalnych źródeł geologicznych.

W zależności od wolumenu, dystansu dostaw oraz lokalnych uwarunkowań wodór może być transportowany w różnych stanach skupienia oraz różnymi metodami. Do głównych metod charakteryzujących się najwyższą gotowością technologiczną należą transport rurociągami, transport kołowy oraz morski. W zależności od potrzeb odbiorcy końcowego wodór może być transportowany w postaci sprężonej lub ciekłej albo jego derywatyw, czyli pochodnych wodoru, takich jak amoniak lub metanol. 

Transport rurociągami to najbardziej ekonomiczna metoda przesyłu dużych ilości wodoru w formie gazowej pod wysokim ciśnieniem. Wyzwaniem w ramach tego rozwiązania jest stosunkowo duży koszt budowy rurociągów, które muszą być odpowiednio przystosowane, aby zapobiec tzw. kruchości wodorowej. Transport wodoru dedykowaną siecią jest już wykorzystywany w Europie (np. w Belgi). 

Transport kołowy wodoru, zarówno w postaci sprężonej (CGH2), jak i ciekłej (LH2) jest rozwiązaniem stosowanym na krótkie i średnie dystanse. 

Transport morski wodoru jest najbardziej uzasadniony ekonomicznie na długich dystansach morskich. Wodór może być w tym przypadku transportowany w postaci ciekłej (LH2), w ciekłych organicznych nośnikach wodoru (ang. Liquid Organic Hydrogen Carrier - LOHC), amoniaku czy metanolu. 
 

Wodór może być magazynowany zarówno w zbiornikach podziemnych, jak i naziemnych. Pod ziemią przechowywany jest w kawernach solnych, skalnych lub wyczerpanych złożach gazu ziemnego i ropy naftowej. Obecnie najbardziej rozpowszechnioną metodą magazynowania wodoru są zbiorniki ciśnieniowe, głównie przy zakładach przemysłowych. Mogą również wstępować w formie mobilnej. Podobnie jak w przypadku transportu, wodór może być magazynowany także w postaci amoniaku lub LOHC. 

Wodór posiada szerokie zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki. Do najważniejszych sektorów, w których można zastosować wodór, należą:

• przemysł rafineryjny (np. jako surowiec w procesie przerobu ropy naftowej);
• przemysł chemiczny (np. do produkcji amoniaku);
• przemysł petrochemiczny (np. do produkcji chemikaliów organicznych i polimerów);
• hutnictwo (np. w procesie redukcji żelaza);
• transport (jako paliwo dla transportu kołowego, morskiego i lotniczego);
• magazyny energii (wykorzystywane do jej magazynowania w okresie nadwyżek produkcji).

Polska jest trzecim w Europie producentem szarego wodoru, z roczną produkcją na poziomie ok. 1 mln ton. Największe ilości wodoru w Polsce wykorzystywane są tam, gdzie jest on produkowany: w sektorze rafineryjnym – w procesie przerobu ropy naftowej oraz w przemyśle chemicznym – głównie do produkcji amoniaku. Głównym kierunkiem wykorzystania zielonego wodoru (ang. Renewable Fuels of Non-Biological Origin - RFNBO) jest zastąpienie wodoru szarego.

Zielony wodór to cenny element transformacji energetycznej o ogromnym potencjale do przechodzenia na gospodarkę bezemisyjną oraz zapewnienia dywersyfikacji i bezpieczeństwa dostaw energii. Może być istotnym czynnikiem w procesie odchodzenia od paliw kopalnych, przy jednoczesnym zachowaniu niezaburzonych procesów produkcyjnych. Ze względu na jego właściwości jako nośnika energii, pojawiają się dla niego ciągle nowe obszary zastosowania. Wykorzystanie zielonego wodoru do produkcji innych zielonych paliw, takich jak amoniak czy metanol, pozwala na budowę nowej „zielonej gospodarki”. Pochodne wodoru są wykorzystywane między innymi jako zeroemisyjne paliwa żeglugowe. Wodór może także stanowić rozwiązanie problemu braku ciągłości w dostawach energii z OZE poprzez wykorzystanie go do magazynowania nadmiaru energii w okresie nadwyżek produkcji i uwalniania, kiedy odnawialne źródła energii nie działają. Obecnie debatuje się również nad możliwościami wykorzystania potencjału wodoru w ciepłownictwie.