Wodór paliwem przyszłości?

W teorii, owszem. Wodór ma najwyższą wartość opałową ze wszystkich paliw (120 MJ/kg) i bardzo wysokie ciepło spalania (141,9 MJ/kg). Wypada fenomenalnie, gdy weźmiemy stosunek możliwej do pozyskania energii, do masy paliwa. Problem jednak w tym, że wodór jest najlżejszym z pierwiastków i ma bardzo małą gęstość. O jego walorach jako paliwa świadczy choćby fakt, że byliśmy na Księżycu. Neila Armstronga, Buzza Aldrina i Michaela Collinsa na Srebrny Glob wyniosła potężna rakieta Saturn V, a paliwem dla jej silników był – tak, zgadliście – ciekły wodór. Jednak misje księżycowe zrealizowane przez Amerykanów to projekty, w których niemal w ogóle nie liczono się z kosztami. A wodór jest nie tylko drogi ze względu na metody jego pozyskiwania, ale też drogi, ze względu na jego kłopotliwość w transporcie.

Wodór – jaki z niego pożytek?

Wodór jest dość powszechnie wykorzystywany w przemyśle. Jest niezbędny do syntezy amoniaku wykorzystywanego później do produkcji nawozów sztucznych, powszechnie korzystają z niego także rafinerie, używając go do uzdatniania (m.in. odsiarczanie) produkowanych paliw. Wodór bierze udział także w procesie tzw. hydrokrakingu, czyli technologii produkcji benzyny i olejów z ciężkich frakcji ropy naftowej. Skoro tak powszechnie korzystają z niego rafinerie, to czemu nie mamy dystrybutora wodoru na każdej stacji paliw?

Wodór dziś jest “brudny”

Powodów jest kilka. Po pierwsze wodór masowo produkowany jest w tych gałęziach przemysłu, które najczęściej wykorzystują go na własne potrzeby, a to oznacza, że nie trzeba go transportować na duże odległości, co jest… trudne. Najpowszechniej dziś stosowana metoda produkcji wodoru w przemyśle to tzw. reforming parowy gazu ziemnego. Taka metoda wyklucza wodór jako paliwo, za pomocą którego mamy walczyć z zużyciem paliw kopalnych i emisjami, bo nietrudno zauważyć, że do produkcji wodoru używa się gazu ziemnego, który jest… paliwem kopalnym. Obecnie światowa produkcja wodoru rocznie to ok. 115 mln ton (dla porównania ludzkość zużywa ok. 100 mln baryłek ropy na dobę!). Zaledwie 1 proc. tej ilości to wodór “niebieski” wytwarzany bezemisyjnie.

“Błękitny” wodór nie spina się księgowym

Owszem, potrafimy wytwarzać wodór bez emisji, wystarczy użyć procesu elektrolizy wody. Jest to jednak proces bardzo energochłonny. Co prawda energię do elektrolizy można czerpać ze źródeł odnawialnych, ale to równanie ekonomicznie się zwyczajnie nie spina. Znacznie bardziej opłacalne jest… ładowanie akumulatorów aut elektrycznych energią np. ze słońca, niż dostarczenie tej energii do procesu elektrolizy, by pozyskać z wody wodór, który następnie zostanie przetransportowany do stacji paliw (co nie jest w przypadku wodoru zadaniem trywialnym), i trafi do specjalnego zbiornika (skomplikowana konstrukcja) na wodór w aucie z ogniwami paliwowymi, które z tegoż wodoru zrobią prąd zasilający silnik elektryczny. Absurd? Trochę tak. Zwłaszcza w przypadku aut osobowych.

Owszem, jest Toyota Mirai i to już drugiej generacji. Auto na wodór z silnikami elektrycznymi można kupić w Polsce (ceny startują od 314 900 zł, dane z kwietnia 2023 roku). To wygodny pojazd, który bardzo łatwo zdystansowałby wymagające znacznie dłuższego oczekiwania przy ładowarce auta elektryczne z akumulatorami. Jednak aby tak się stało, musi powstać sieć dystrybucji wodoru – obietnice pierwszej publicznej stacji tankowania wodoru słyszymy od dawna, jak jest z tymi stacjami tankowania wodoru – wszyscy wiemy. Swoje własne (niepubliczne) ma biznesowa grupa Solorza, ale właściciel Polsatu i wielu innych spółek posiada nie tylko flotę wodorowych Toyot (największy nabywca tych modeli w naszym kraju), ale też elektrownię, a ostatnio inwestuje również w energetykę nuklearną (komunikat o powstaniu spółki PGE PAK Energetyka Jądrowa został opublikowany 13 kwietnia 2023 roku), więc energii do elektrolizy mu nie brakuje.

Transport ciężki – szansa dla wodoru?

Wyrugowanie emisji z transportu poprzez zastąpienie osobowych aut spalinowych samochodami elektrycznymi nie rozwiąże problemu emisji, bo pozostaje jeszcze transport ciężki. Co prawda jest wiele pomysłów na elektryczne ciężarówki z potężnymi pokładami akumulatorów, jednak w tym przypadku problemem jest użyteczność takiego rozwiązania. W transporcie drogowym sprzęt nieużywany to marnotrawstwo, tymczasem infrastruktura ładowania, nie tylko w Polsce, ale i w krajach bardziej rozwiniętych, zwyczajnie nie jest przygotowana na to, by zapewnić możliwie szybkie ładowanie potężnych akumulatorów niezbędnych w kilkudziecięciotonowych zestawach ciężarowych.

Pewnym rozwiązaniem, ale jedynie w ograniczonym zakresie są projekty takie jak eHighway opracowany przez firmę Siemens , w których zakłada się instalacje napowietrzne bezpośrednio nad pasem autostrady, po których mogą jeździć hybrydowe ciężarówki z pantografem. Poniżej na filmie przykład fragmentu niemieckiej autostrady z takim rozwiązaniem:

Jeżeli tego typu rozwiązania wydają wam się ograniczone i mało elastyczne to… macie rację. Niemniej powstają dlatego, że wciąż są… tańsze od zasilania wielkich składów ogniwami paliwowymi z wodorem. Oczywiście wodorem “błękitnym”, pozyskanym zeroemisyjnie. To jednak nie znaczy, że nie próbuje się niczego robić w tym kierunku.

Wodorowe ciężarówki

Plany produkcji wodorowych ciężarówek ogłosiło wielu producentów z branży. W maju 2021 Daimler Trucks rozpoczął współpracę z Volvo w zakresie wodorowych pojazdów ciężkich. Pierwszy, wodorowy Mercedes Actros ma wyjechać na drogi publiczne prowadzony przez kierowców wybranych przewoźników biorących udział w testach w 2023 roku, a Volvo z kolei obiecuje powstanie 300 stacji tankowania wodorem do 2025 roku. 5 lat później ma już ich być 1000, oczywiście możemy się też spodziewać czegoś na kształt przyszłego Volvo FH Hydrogen, czy jakkolwiek zostanie on nazwany.

Już w ubiegłym roku Hyundai Motor Group wysłała do Szwajcarii 10 ciężarówek Xcient Fuel Cell, to ponoć pierwsze na świecie dopuszczone do ruchu na drogach ciężarówki z wodorowymi ogniwami paliwowymi. Zasięgi nie są tak obiecujące jak w przypadku prototypowego Actrosa, bo Hyundai mówi o mocy zaledwie 258 KM i 400 km zasięgu, ale to dopiero początek. Wodór z całą pewnością ma przyszłość, ale po drodze musimy rozwiązać jeszcze szereg problemów i raczej to paliwo nie stanie się jedynym świętym graalem elektromobilności, za to może stać się obiecującą alternatywą dla pojazdów zeroemisyjnych innego typu – zwłaszcza w transporcie ciężkim.

Wodór paliwem przyszłości? Tak, ale nie jedynym

Tym, czego generalnie powinniśmy unikać, jest zafiksowanie się na jedną, konkretną technologię, jedno rozwiązanie. Odejście od emisyjnej gospodarki opartej na paliwach kopalnych jest trudne przede wszystkim dlatego, że cała nasza dzisiejsza cywilizacja jest na nich oparta, a energia pochodząca z paliw kopalnych to niemalże układ krwionośny ludzkości. Całkowite zastąpienie samochodów spalinowych wyłącznie samochodami elektrycznymi to nie jest dobry pomysł, bo z jednej pułapki, w którą wpędziła nas spalinowa motoryzacja uzależniając nas od paliw kopalnych, wpadniemu w drugą, typu zależność od litu i innych minerałów i pierwiastków wymaganych w elektromobilności (że wspomnę tylko o kobalcie). Sposobów na zeroemisyjną energię w transporcie jest wiele, baterie litowo-jonowe, czy jakiekolwiek inne jakie powstaną w przyszłości, to tylko jeden z nich, podobnie jest z wodorem, zamknięcie się tylko na rozwiązania wodorowe to pułapka, bo zwyczajnie nie starczy nam platynowców (pierwiastki niezbędne w ogniwach paliwowych), pamiętajmy też o syntetycznych paliwach, wytwarzanych z wychwytywanego z powietrza CO2. To wszystko jest teoretycznie możliwe już dziś. Problem polega na tym, że wszystko kosztuje, a światem rządzi pieniądz i polityka, a nie nauka.