Wodór zielony, niebieski, szary. Wszystkie kolory wodoru

Fioletowy wodór

Fioletowy wodór wytwarzany jest w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii elektrycznej produkowanej w elektrowniach atomowych.

W polskiej przestrzeni publicznej coraz częściej dyskutowane są perspektywy wykorzystania fioletowego wodoru. Jest on – podobnie jak zielony – wodorem zeroemisyjnym, wytwarzanym w procesie elektrolizy, ale wykorzystywana do jego produkcji energia pochodzi z elektrowni jądrowych.

Koncepcja „postawienia” na fioletowy wodór wydaje się szczególnie popularna wśród przedstawicieli polskiego przemysłu, który wiąże duże nadzieje z wdrożeniem technologii małych, modułowych reaktorów jądrowych (ang. Small Modular Reactors, SMR). Obecnie plany wprowadzenia technologii SMR mają czołowe polskie firmy: PKN Orlen w kooperacji z Synthos Green Energy, KGHM, Enea, a także Grupa Azoty. Podstawowym celem zastosowania SMR ma być zabezpieczenie dostaw czystej i relatywnie taniej energii elektrycznej, a jako dodatkowy potencjał wskazywana jest możliwość zasilania elektrolizerów produkujących zeroemisyjny wodór.

Bardzo trudno ocenić perspektywy, jakie kreuje fioletowy wodór. Technologia SMR, zyskująca szerokie zainteresowanie opinii publicznej, wciąż znajduje się na relatywnie wczesnym etapie koncepcji i testów. Najbardziej zaawansowane w pracach firmy amerykańskie przewidują jego pierwsze komercyjne wdrożenia dopiero pod koniec obecnej dekady (2028 r.), a dodatkowym wyzwaniem mogą okazać się procesy legislacyjne oraz certyfikacja małych reaktorów.

Innymi słowy, nie ma jeszcze pewności czy technologia SMR spełni wszystkie pokładane w niej nadzieje ani czy ambitne harmonogramy wdrożeniowe nie będą musiały ulec wydłużeniu. Dlatego wydaje się, że fioletowy wodór powinien być postrzegany jako dodatkowa opcja, która – jeśli okaże się „wdrażalna” i konkurencyjna cenowo – znacznie ułatwi procesy dekarbonizacyjne w latach 30. XXI w.

Fioletowy wodór nie powinien być postrzegany jako konkurencja zielonego. Długofalowo obydwa mogą stanowić ważny element miksu wodorowego. Z perspektywy polskich przedsiębiorstw najważniejsze jest, by nie przegapić obecnej fali inwestycyjnej w wodór zielony. To ten kolor będzie dominować w latach 20., a inwestycje w „zielone projekty” pozwolą na pierwsze realne sukcesy dekarbonizacyjne.

Szary wodór

Szary wodór wytwarzany jest w procesie reformingu gazu ziemnego lub innych węglowodorów powstałych w procesie rafinacji ropy naftowej.

W perspektywie 2030 r. rozwój gospodarki wodorowej najpewniej będzie następował w przemyśle. Jest to sektor, który od dawna wykorzystuje szary wodór, a zazielenienie przemysłu wymaga relatywnie małych zmian technologicznych.

Pozycja startowa Polski u progu rewolucji wodorowej wydaje się dobra. Od lat pozostajemy wiodącym w Europie producentem i konsumentem szarego wodoru wykorzystywanego przez przemysł. Zastąpienie go zielonym będzie stanowiło wyzwanie kapitałowe i organizacyjne, ale to wciąż dużo łatwiejsze zadanie niż budowanie popytu od zera.

Obecnie gwałtowny skok cen gazu ziemnego przekłada się na kilkukrotny wzrost kosztów wytworzenia szarego wodoru. To z kolei wzmacnia konkurencyjność kosztową zielonego wodoru i stawia pod znakiem zapytania długoterminową rentowność inwestycji w projekty niebieskiego wodoru. I chociaż w perspektywie około dwóch lat można się spodziewać przywrócenia równowagi na rynku energii, to obserwowany obecnie wstrząs z całą pewnością wzmocni perspektywy regulacyjne i rynkowe zielonego wodoru.

Niebieski wodór

Niebieski wodór wytwarzany jest w procesach wykorzystujących paliwa kopalne, uzupełnione o technologie wychwytywania, składowania lub przetwarzania CO2.

Perspektywy, których źródłem jest niebieski wodór, są coraz gorsze. Wątpliwości budzi samo zastosowanie technologii CCS/CCU. Kluczową barierą dla powszechnego wdrożenia technologii wychwytywania CO2 są wysokie koszty związane ze sprzętem oraz energią konieczną do wychwytywania i sprężania gazu. Wyzwanie stanowi także transport CO2. Energia wymagana do chłodzenia oraz utrzymania wysokiego ciśnienia CO2 poważnie obciąża ekonomikę procesu, a transport dużych wolumenów jest istotną barierą zwłaszcza na obszarach oddalonych od formacji geologicznych przeznaczonych do składowania CO2. W analizach podnoszona jest również kwestia ryzyka związanego z przechowywaniem CO2, m.in. możliwą aktywnością sejsmiczną spowodowaną podziemnym wtłaczaniem CO2 oraz możliwymi wyciekami ze składowisk. Wszystkie te elementy sprawiają, że technologie CCS/CCU – mimo że szeroko dyskutowane od blisko 50 lat – znalazły dotychczas marginalne zastosowanie w staraniach o ograniczenie emisji.

Wzrost zainteresowania niskoemisyjnym wodorem miał dać nowy impuls i umożliwić wdrożenia na większą skalę. W obliczu znaczącego wzrostu cen gazu ziemnego potencjał, jaki ma niebieski wodór, wydaje się poważnie zakwestionowany. Trudno spodziewać się wiążących decyzji inwestycyjnych, gdy koszty produkcji poszybowały w górę, a zapewnienie dostaw gazu ziemnego staje się podstawowym wyzwaniem całej europejskiej energetyki w perspektywie najbliższych dwóch–trzech lat. I chociaż jest zbyt wcześnie, by ostatecznie „skreślić” niebieski wodór, to obecnie mogą go produkować w sposób opłacalny wyłącznie podmioty z dużymi, własnymi zasobami gazu oraz rozwiniętą technologią magazynowania CO2, np. norweski Equinor.

Istniejący kryzys poważnie zakwestionował także perspektywy niebieskiego wodoru. Pierwotnie produkcja niebieskiego wodoru (z paliw kopalnych z jednoczesnym wychwytem CO2) miała być rozwiązaniem przejściowym, zwłaszcza w latach 2030–2035, czyli osiągnięcia pełnej konkurencyjności kosztowej zielonego wodoru. Od początku założenie to było krytykowane przez część ekspertów, którzy wskazywali na wątpliwą wartość dekarbonizacyjną, jaką ma wodór niebieski.

Wodór czarny, turkusowy, biały, żółty i brązowy

• Biały wodór pochodzi z naturalnych źródeł geologicznych.
• Czarny wodór wytwarzany jest w procesie gazyfikacji węgla kamiennego.
• Wodór żółty wytwarza się w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem energii słonecznej. Ta odmiana wodoru często klasyfikowana jest jako jeden z podtypów zielonego wodoru.
• Wodór brązowy wytwarzany jest w procesie gazyfikacji węgla brunatnego.
• Wodór turkusowy wytwarzany jest w procesie pirolizy metanu lub przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych.