Wodór na rynku krajowym i zagranicznym

Autorzy: Paweł Banach, Michał Siedlecki, Piotr Dul

Tematyka powszechnego użycia wodoru na rynku pojawiła się stosunkowo niedawno, w związku z tworzonymi planami dekarbonizacji i planowanej neutralności klimatycznej w 2050 r., co w konsekwencji musi prowadzić do rozwoju nowych rozwiązań technologicznych i biznesowych.

Wbrew pozorom, wodór jest pierwiastkiem od dawna stosowanym w wielu gałęziach rynku ze względu na swoje właściwości, a co za tym idzie pewną uniwersalność. Wodór można spotkać np.:

• w rakietach i promach kosmicznych stosowany jako paliwo oraz jako magazyn energii do zasilania poprzez ogniwa paliwowe,
• w przemyśle spożywczym używany do utwardzania tłuszczy czy przy procesach mrożenia jako czynnik chłodzący,
• w farmaceutyce służy jako dodatek do leków,
• w palnikach wodorowo – tlenowych, stosowanych do wykonania precyzyjnych cięć i spawów, przede wszystkim w przemyśle jubilerskim,
• w przemyśle chemicznym, gdzie jest substratem do produkcji kwasu solnego czy paliw silnikowych,
• w przemyśle nawozowym, gdzie jest używany do syntezy amoniaku, czego końcowym produktem są nawozy sztuczne,
• w energetyce, gdzie jest stosowany jako czynnik chłodzący generatory o większej mocy, mając lepsze właściwości w tym zakresie niż powietrze (np. PGE GiEK S.A. - Elektrownia Bełchatów).

Elementem łączącym te sektory jest sam wodór.

Polska jest jednym z większych producentów tego gazu na rynku europejskim – zajmujemy 3 miejsce, zaraz za Niemcami i Holandią, produkując 1,3 mln ton rocznie, jednakże jest to wodór powstający z węglowodorów kopalnych, np. poprzez reforming parowy gazu ziemnego, czyli tak zwany wodór szary (wodór szary, brązowy i czarny są wytwarzane z paliw kopalnych, stąd w przeciwieństwie do wodoru zielonego, są paliwem emisyjnym ¹).

Obecnie jednak wodór w Polsce nie jest powszechnie używany, jego zastosowanie ogranicza się do niszy w sektorze przemysłowym.

Rysunek 1. Struktura udziału w rynku wodoru w Polsce w 2020 r ²

W skali globalnej, tylko 0,7% wytworzonego wodoru w 2021 roku (z 94 Mt całkowitej produkcji) można było określić jako niskoemisyjny, wliczając w to wytwarzanie z użyciem gazu i CCUS. Jedynie 35 kt/rok wodoru pochodziło z elektrolizy³.

Obecnie na terenie UE zainstalowane są elektrolizery o mocy ok. 0,1 GW ⁴, co daje możliwość produkcji na poziomie ok 12,5 kt/rok.

Zgodnie z analizowanymi scenariuszami i prognozami rozwoju rynku, zapotrzebowanie w Polsce na wodór niskoemisyjny do 2030 roku wyniesie pomiędzy 6,5 kt/rok, a 388,6 kt/rok w zależności od sukcesu adaptacji technologii wodorowej na rynku krajowym i międzynarodowym oraz integracji międzysektorowej (integracja międzysektorowa poprzez wykorzystanie energii z OZE za pośrednictwem wodoru w różnych sektorach rynku, normalnie nie łączących się). W perspektywie do 2040 roku te wartości mogą wynieść od 509,7 kt/rok do 1,9 mln t/rok.

Implementacja wodoru na rynek krajowy jest zależna od kilku czynników i będzie odbywała się w kilku fazach. Pierwszym krokiem będzie rozpoczęcie dekarbonizacji w sektorach, gdzie koszt implementacji będzie stosunkowo wysoki – sektor przemysłowy oraz energetyczny i ciepłowniczy.

Obecnie krajowe roczne zapotrzebowanie na energię wynosi ponad 176 TWh, z mocą maksymalną ok 25,5 GW ⁵. 1 mln ton wodoru wymaga elektrolizerów o łącznej mocy ok 8 GW oraz ponad 50 TWh energii. W związku z czym konieczny jest znacznie intensywniejszy rozwój źródeł energii, a w szczególności OZE, na potrzeby produkcji zielonego wodoru i paliw syntetycznych. W zależności od prognozy, moc zainstalowana w elektrolizerach sięgnie od 3 do 15 GW.

Sukces stworzenia nowego rynku zależny jest od podjęcia działań w kluczowych aspektach, które można podzielić na:

• polityczne / strategiczne
  • podjęcie strategicznych decyzji w celu rozwoju legislacji wspierającej wdrożenie komponentów w całym łańcuchu dostaw
  • zaangażowanie spółek skarbu Państwa w realizację dużych krajowych przedsięwzięć wodorowych
  • stymulacja strony popytowej rynku; kluczowe jest zaangażowanie dużych przedsiębiorstw, w tym w dużym stopniu spółek skarbu państwa
  • rozwój inicjatyw i współpracy międzynarodowych oraz stworzenie warunków do realizacji inwestycji na terenie kraju przez inwestorów zagranicznych
• ekonomiczne
  • rozwój małych, skalowalnych instalacji do integracji z OZE
  • stworzenie możliwości do rozwoju przedsiębiorstw w kierunku eksportu wodoru
  • wsparcie (wsparcie systemowe, finansowanie itd.) rynku do czasu osiągnięcia odpowiedniego poziomu opłacalności i adaptacji rynkowej - analogicznie do rozwoju technologii OZE
• społeczne
  • edukacja i budowanie świadomości społeczeństwa w temacie technologii, jej wpływu na społeczeństwo i środowisko
• technologiczne
  • prowadzenie działań badawczych, rozwojowych i wdrożeniowych w całym łańcuchu wartości (w efekcie wzrost wydajności, wzrost konkurencyjności, wzrost popytu i spadek cen)
• prawne / regulacyjne
  • przyjęcie norm i międzynarodowych wytycznych - istotne ze względu na integrację międzynarodową, realizację strategii unijnej i efektywnej adaptacji technologii na cały rynek unijny i globalny.
  • stworzenie kompletu legislacji w porozumieniu z uczestnikami rynku pozwoli na sprawniejszy rozwój gospodarki wodorowej

Dużą rolę na początku rozwoju rynku odegrają czynniki organizacyjne, administracyjne i edukacyjne, które mają za zadanie sprawne usuwanie wszelkich przeszkód rozwoju tego rynku i nadanie mu rozpędu, co pozwoli wykorzystać potencjał krajowych podmiotów gospodarczych i instytucji badawczo-rozwojowych.

Nie bez znaczenia są źródła finansowania ambitnych planów. szacuje się, że wartość rynku wodoru do 2050 roku może wynieść ok. 10 bilionów EUR, a w samej Europie 2,2 (USA - 2,9; Azja 4,4), z czego szacowane nakłady kapitałowe na same OZE może wynieść ok 1,4 biliona EUR.

Ten artykuł został opublikowany w Raporcie Prawo wodorowe UN Global Compact

1. http://www.ichpw.pl/blog/2021/08/24/rozne-kolory-wodoru
2. Polska strategia wodorowa do roku 2030 z perspektywą do roku 2040, Warszawa, październik 2021 r.
3. Global Hydrogen Review 2022. International Energy Agency
4. Green Hydrogen. The next transformational driver of the Utilities industry. Goldman Sachs, wrzesień 2022 r.
5. Opracowanie „Analiza potencjału technologii wodorowych w Polsce do roku 2030 z perspektywą do 2040 roku”. Centrum Technologii Wodorowych, Instytut Energetyki, Wydział Zarządzania, Uniwersytet Warszawski, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych