Po prostu - luksus i komfort w najlepszym wydaniu - Tauron
Po prostu - luksus i komfort w najlepszym wydaniu - Tauron
Po prostu - luksus i komfort w najlepszym wydaniu - Tauron
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
prawdy i mity<br />
mimo postępu, jaki dokonał się W dziedzinie energetyki WodoroWej,<br />
nie należy się spodziewać szybkiego zastosowania wodoRu na szeRszą skalę. baRieRą będzie<br />
nie tylko ekonomia, ale także konkuRencja innych, alteRnatywnych gałęzi eneRgetyki<br />
15 lat to za mało,<br />
żeby gospodaRka wodoRowa<br />
stała się powszechna<br />
Wojciech KWiNTa<br />
publicysta businessman.pl<br />
<strong>Po</strong>szczególne elementy gospodarki<br />
wodorowej są już w zasadzie<br />
opanowane, jednak nie składają<br />
się na system tworzący jedną całość.<br />
Znane są różne sposoby produkcji<br />
wodoru, jednak żaden z nich pod względem<br />
kosztów nie może na razie konkurować<br />
z produkcją innych rodzajów paliw.<br />
Wiadomo, jak najlżejszy z pierwiastków<br />
przechowywać i jak transportować, wciąż<br />
trudno jednak nazwać te rozwiązania<br />
zadowalającymi. Energetyczne zastosowania<br />
wodoru jako paliwa do transportu<br />
i do wytwarzania energii elektrycznej są<br />
rzadko spotykane, a przy silnej konkurencji<br />
innych rozwiązań trudno myśleć o ich<br />
upowszechnieniu. Przyjęte w Unii Europejskiej<br />
założenie, że do 2025 r. gospodarka<br />
wodorowa stanie się ważną częścią gospodarki<br />
opartej o zrównoważony rozwój,<br />
jest zbyt optymistyczne.<br />
produkcja<br />
i magazynowanie wodoru<br />
<strong>Po</strong>dstawowe sposoby produkcji wodoru<br />
to elektroliza wody i reforming parowy.<br />
W drugim przypadku wodór wytwarza<br />
się z metanu, a więc paliwa kopalnego<br />
wykorzystywanego do celów energetycznych.<br />
Z punktu widzenia prośrodowiskowej<br />
polityki UE taka produkcja dla<br />
celów energetycznych nie ma sensu.<br />
Elektroliza wody wymaga znacznych ilości<br />
prądu, więc w celach produkcyjnych<br />
należałoby korzystać jedynie z nadwyżek<br />
lub źródeł odnawialnych. Produkcja<br />
wykorzystująca elektryczność z farm<br />
wiatrowych czy ogniw fotowoltaicznych<br />
jest droga, sensowne ekonomicznie mo-<br />
26 polska EnErGIa nr 10 (12)/2009<br />
głoby być ewentualnie wykorzystanie<br />
nadmiarowej energii z elektrowni atomowych.<br />
Można też produkować wodór<br />
stosując zgazowywanie węgla lub<br />
biomasy. Zgodnie z kryteriami unijnymi<br />
biomasa jest neutralna pod względem<br />
emisji CO 2 , gorzej z węglem: ewentualne<br />
zgazowywanie oznacza konieczność<br />
wychwytywania dwutlenku węgla lub<br />
atrakcyjnym rozwiązaniem<br />
dla gospodarki<br />
wodorowej mogą być<br />
jądrowe reaktory wysokotemperaturoweumożliwiające<br />
produkcję wodoru<br />
bez emisji co 2<br />
kupna pozwoleń na emisję. Droga do<br />
sukcesu wydaje się długa.<br />
Standardowym sposobem przechowywania<br />
wodoru są butle stalowe na gaz sprężony.<br />
Mimo coraz bardziej wytrzymałych konstrukcji,<br />
ciężkie butle nie są ani wygodnym,<br />
ani najbezpieczniejszym sposobem magazynowania.<br />
Lepsze są wodorki metali (gaz<br />
wprowadza się w głąb metalu, np. palladu,<br />
litu czy magnezu). Nowsze pomysły to zastosowanie<br />
związków międzymetalicznych.<br />
Takie magazyny wodoru są bezpieczne, ale<br />
wciąż ciężkie i mało praktyczne. By odzyskać<br />
wodór, trzeba zasobnik podgrzać lub<br />
obniżyć ciśnienie. Kolejnym pomysłem są<br />
struktury metaloorganiczne, jednak wciąż<br />
trudno mówić o zastosowaniu przemysłowym,<br />
ekonomicznym i praktycznym. Jedynym<br />
stosunkowo łatwym sposobem jest<br />
magazynowanie wodoru w postaci innego<br />
związku chemicznego, np. metanolu. Być<br />
może to właśnie jest szansa dla wodorowej<br />
gospodarki.<br />
tranSport i energetyka<br />
Kłopotliwe jest też wykorzystanie wodoru<br />
jako paliwa dla transportu. Zasilanie<br />
tym gazem wymaga dostosowania silników<br />
tłokowych, a zasobniki z paliwem są<br />
ciężkie i duże. Dodatkowo, niewygodne<br />
jest także tankowanie. Na świecie jeżdżą<br />
nieliczne pojazdy wodorowe korzystające<br />
z równie nielicznych stacji tankowania.<br />
Lepszym sposobem jest zastosowanie<br />
ogniw paliwowych zasilanych np. metanolem,<br />
jednak ogniwa wciąż są drogie<br />
i nie mogą przekroczyć progu komercjalizacji.<br />
Biorąc pod uwagę silną konkurencję<br />
aut elektrycznych i hybrydowych (które<br />
też mają swoje wady), trudno oczekiwać<br />
boomu na tym rynku. W elektroenergetyce<br />
stosuje się już na niewielką skalę turbiny<br />
zasilane wodorem (technologia iGCC)<br />
produkowanym dzięki zgazowywaniu węgla<br />
lub pozostałości rafineryjnych. Takie<br />
konstrukcje osiągają wysoką sprawność,<br />
większą niż tradycyjne elektrownie węglowe,<br />
jednak ich instalacja wiąże się<br />
z ogromnymi kosztami. Znów przyszłość<br />
takich rozwiązań jest niejasna.<br />
Atrakcyjnym rozwiązaniem dla gospodarki<br />
wodorowej mogą być jądrowe<br />
reaktory wysokotemperaturowe umożliwiające<br />
produkcję wodoru bez emisji<br />
CO 2 . To jednak przyszłość i uwzględniając<br />
fakt, że dopiero po roku 2020 w <strong>Po</strong>lsce<br />
pojawią się pierwsze elektrownie<br />
atomowe, wiara w powszechne zastosowanie<br />
wspomnianych reaktorów już<br />
ok. 2025 r. jest naiwna. O gospodarce<br />
wodorowej można będzie mówić dopiero<br />
po połączeniu produkcji, przechowywania,<br />
transportu i zastosowań w jeden<br />
system. 15 lat na osiągnięcie tego celu<br />
to za mało.<br />
cHociaż rozWój<br />
gospodarki<br />
WodoroWej<br />
przebiega poWoli,<br />
jej upowszechnienie<br />
w Roku 2025 jest baRdzo<br />
pRawdopodobne<br />
Do komercyjnych zastosowań<br />
wodoru w transporcie i energetyce<br />
wiodła długa droga.<br />
Choć ogniwo paliwowe, które<br />
zapoczątkowało zainteresowanie wodorem<br />
jako nośnikiem energii, wynaleziono<br />
już w 1838 r., po skonstruowaniu prądnicy<br />
o ogniwach zapomniano. Renesans<br />
nastąpił w latach 50. ubiegłego wieku<br />
i wiązał się z wynalezieniem tranzystora<br />
oraz kosmiczną rywalizacją między<br />
ZSRR a USA. <strong>Po</strong>szukiwano solidnych<br />
źródeł zasilania pracujących w szczególnych<br />
warunkach. Rosjanie postawili na<br />
fotowoltaikę, a Amerykanie na ogniwa<br />
paliwowe. To rozwiązanie, choć nie bez<br />
problemów, zaczęło się sprawdzać i pojawiła<br />
się idea gospodarki wodorowej.<br />
wodór jeSt potrzeBny<br />
Na gospodarkę wodorową składają się<br />
trzy elementy: produkcja wodoru, magazynowanie<br />
i transport oraz zastosowania.<br />
W ostatnim przypadku najczęściej mówi<br />
się o energetyce wykorzystującej ogniwa<br />
paliwowe, ale także o zastosowaniu<br />
wodoru do silników i turbin. Silnym argumentem<br />
przemawiającym za wodorem<br />
była polityka: w przeciwieństwie do ropy<br />
i gazu, praktycznie każde państwo może<br />
produkować wodór samodzielnie, korzystając<br />
z metod odpowiadających warunkom<br />
lokalnym. Można wykorzystywać<br />
energię elektryczną z farm wiatrowych<br />
do prowadzenia elektrolizy, biomasę do<br />
hydrolizy i zgazowywania lub zgazowywać<br />
węgiel, otrzymując gaz syntezowy<br />
bogaty w wodór. To niewątpliwie obiecujące<br />
kierunki dla gospodarki wodorowej.<br />
Choć produkcja wodoru powinna być<br />
tańsza, a metody magazynowania jeszcze<br />
nie spełniają wszystkich oczekiwań,<br />
te dwa etapy są już bliskie komercjalizacji.<br />
Dziś rozwój gospodarki wodorowej<br />
zależy od rozwoju ogniw paliwowych.<br />
Osiągnięcie niezawodności działania,<br />
prostoty i bezpieczeństwa obsługi oraz<br />
Wodór<br />
tuż za pRogiem<br />
Metaloorganiczne sześciany widoczne pod mikroskopem elektronowym mogą stać się magazynem<br />
dla wodoru<br />
obniżenie kosztów produkcji spowoduje<br />
upowszechnienie ogniw i ułatwi finansowanie<br />
dalszych działań.<br />
droga do niezależności<br />
energetycznej<br />
Bogate zasoby węgla powodują, że<br />
w <strong>Po</strong>lsce może on służyć do produkcji<br />
wodoru. Pierwiastek ten już stosuje się<br />
w energetyce dzięki technologii bloku<br />
gazowo-parowego ze zintegrowanym<br />
zgazowaniem paliwa (iGCC). W takiej<br />
instalacji otrzymuje się gaz bogaty<br />
w wodór zasilający turbinę. Przewaga<br />
iGCC nad tradycyjnym spalaniem węgla<br />
polega m.in. na łatwiejszej sekwestracji<br />
dwutlenku węgla.<br />
Rozwiązaniem kwestii transportu i przechowywania<br />
wodoru może być dobrze<br />
już opanowana produkcja metanolu,<br />
który w razie potrzeby można konwertować<br />
na gaz złożony z wodoru i CO 2<br />
w proporcji 4:1. Gaz ma niską temperaturę<br />
zapłonu i jest pozbawiony siarki.<br />
Nastąpił też ogromny postęp w zakresie<br />
magazynowania wodoru pod podwyższonym<br />
ciśnieniem, a akumulatory<br />
niklowo-wodorkowe z jedną elektrodą<br />
wodorową wykorzystującą proces absorpcji<br />
wodoru w pewnych stopach<br />
metali pozwalają magazynować wodór<br />
w postaci wodorków metalicznych.<br />
Obiecującym kierunkiem dla gospodarki<br />
wodorowej jest wykorzystanie energii<br />
reaktorów jądrowych, która całkowicie<br />
eliminuje CO 2 . Nadmiar energii elektrycznej<br />
służy elektrolizie, którą można<br />
dodatkowo wspomagać np. promieniowaniem<br />
słonecznym. Bilans ekonomiczny<br />
takiego procesu powinien być<br />
dodatni. Nowe pomysły, na razie w fazie<br />
rozwojowej, to np. elektroliza parowa.<br />
Zastosowanie wysokotemperaturowych<br />
reaktorów jądrowych pozwoli na<br />
prowadzenie termolizy, czyli termicznego<br />
rozkładu wody, do produkcji wodoru<br />
i tlenu. Takie rozwiązanie działa już na<br />
poziomie laboratoryjnym.<br />
W praktycznych zastosowaniach wodoru<br />
dominuje wojsko. W Niemczech produkuje<br />
się okręty podwodne, których<br />
napęd zapewniają ogniwa paliwowe.<br />
Ogniwa będą też służyć jako źródło<br />
zasilania dla indywidualnego żołnierza:<br />
zastąpią ciężkie baterie (dziś zapas na<br />
trzy dni waży 8-11 kg). Droga do wykorzystania<br />
wodoru częściowo wiedzie<br />
przez siły zbrojne.<br />
idea zrównoważonego rozwoju oznacza,<br />
że powinniśmy korzystać z włassnych<br />
zasobów, by osiągnąć niezależność<br />
energetyczną. To zielone światło<br />
dla gospodarki wodorowej, szczególnie<br />
w <strong>Po</strong>lsce, która dysponuje bogatymi<br />
złożami węgla. Unijna perspektywa<br />
powszechnego wykorzystania wodoru<br />
w 2025 r. jest jak najbardziej realna.<br />
prof. dr hab. Piotr Tomczyk,<br />
AGH, Wydział Paliw i Energii<br />
FOTO: BASF<br />
polska EnErGIa nr 10 (12)/2009 27
Change language