Czy wodór będzie paliwem przyszłości?

Koncerny samochodowe przygotowują się do wdrożenia wodorowych ciężarówek. Nowe paliwo ma zalety, ale też i wady. Możliwe, że lepszą alternatywą są biopaliwa.

Publikacja: 29.12.2022 10:28

Czy wodór będzie paliwem przyszłości?

Foto: Robert Przybylski

Wodór występuje na Ziemi powszechnie, jednak nie jest dostępny w postaci wolnej. – Do wytworzenia energii z wodoru potrzebujemy więcej energii niż jesteśmy w stanie z niego otrzymać – podkreśla ekspert w obszarze inżynierii chemicznej i współautor opracowanego przez Multiconsult Polska raportu nt. transformacji energetycznej Artur Szczelina. 

Kłopotliwe magazynowanie

Wodór jako gaz charakteryzuje się wyjątkowo niską gęstością. Jego metr sześcienny w stanie lotnym waży zaledwie 84 g, czyli dwunastokrotnie mniej od powietrza. Bardzo niska gęstość wodoru sprawia, że jego transport i magazynowanie są mało efektywne, a przez to zdecydowanie bardziej kosztowne od obecnie stosowanych paliw płynnych. 

Czytaj więcej

Czy Polska zbuduje elektrownie jądrowe?

Kilogram wodoru zawiera 120-140 MJ energii, trzy razy więcej niż kilogram benzyny. Jednak w świecie motoryzacji liczy się energia zawarta w jednostce objętości. W takim przeliczeniu wodór nie wypada dobrze: przy ciśnieniu 350 bar (pojemniki używane w wodorowych autobusach) metr sześcienny zawiera 26,1 kg wodoru. 

Toyota wykorzystuje pojemniki o ciśnieniu 700 bar i możliwe, że będzie to nowy standard przechowywania gazowego wodoru pod ciśnieniem. W takim zbiorniku w metrze sześciennym zawarte jest 42 kg wodoru. 

Daimler proponuje przechowywanie wodoru w stanie ciekłym. Takie termosy zawierają 71 kg wodoru. Mimo to litr ciekłego wodoru zawiera tylko 8 MJ energii, czyli 4 razy mniej od litra benzyny. Skroplenie wodoru w ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego wymaga uzyskania temperatury minus 253 stopnie C i utrzymywania jej, co również pochłania energię. 

Czytaj więcej

Koncern energetyczny PGE kupi całość akcji PKP Energetyka

Raport Multiconsult przypomina, że wodór jest też ekstremalnie łatwopalny. Ulega zapłonowi w bardzo szerokim zakresie stężenia (4-75% w powietrzu), przy bardzo niewielkiej energii (0,02 mJ). Płonie niewidocznym płomieniem i praktycznie nie da się go ugasić. Niska energia zapłonu może spowodować wybuch już podczas wypływu z nieszczelnego zbiornika, co stwarza ogromne zagrożenie przy obsłudze urządzeń wodorowych. 

Droga produkcja

Najtańszą metodą produkcji wodoru jest Parowy Reforming Metanu (SMR), polegający na katalitycznym rozkładzie gazu ziemnego w obecności pary wodnej. Produktem rozkładu jest wodór i CO2 (lub CO). – Jeśli chcielibyśmy w całości zastąpić paliwa kopalne wodorem Reformingu Parowego, Polska musiałaby zwiększyć zużycie gazu ziemnego dziewięciokrotnie. W przypadku przejścia na zasilanie wodorem wyłącznie samochodów osobowych, Polska musiałaby zwiększyć zużycie gazu o 51%. Poza oczywistymi problemami z dostępnością takiej ilości surowca, spowodowałoby to szereg wtórnych kłopotów, jak choćby wzrost cen żywności. Gaz ziemny jest przecież cennym surowcem do produkcji nawozów sztucznych – tłumaczy ekspert Multiconsult Polska.

Wytwarzanie wodoru przy pomocy źródeł odnawialnych (w przypadku Polski głównie elektrowni wiatrowych) wymusiłoby zwiększenie ich liczby o ponad 66 razy. 

Najbardziej realne wydaje się zastąpienie wodorem benzyny oraz oleju opałowego. Moc zainstalowania energii wiatrowej (250 PJ) odpowiada ilości energii niezbędnej do napędu części pojazdów osobowych w Polsce. 

Zastosowanie wodorowych ogniw paliwowych w gospodarstwach domowych pozwoliłoby na wytwarzanie prądu i ciepła w systemie kogeneracji, w wyniku której ogniwo paliwowe dostarczałoby 60% energii elektrycznej i około 30% ciepła ze spalanego w nim wodoru. System ten sprawdziłby się jeszcze lepiej w dużych jednostkach mieszkalnych (wieżowce, osiedla) w oparciu o ogniwo wysokotemperaturowe. Takie rozwiązania są stosowane w dużych hotelach. 

Czytaj więcej

Stan finansów kurierów jest gorszy niż średnia dla całej gospodarki

Wodór zdecydowanie przegrywa jednak w kosztach napędu samochodów osobowych w stosunku do energii elektrycznej. Brak jest zarówno sieci produkcji wodoru, magazynowania, jak i dystrybucji. Ponadto, energia niezbędna do produkcji wodoru może przecież z powodzeniem służyć ładowaniu samochodów elektrycznych. – Część ciężkiego transportu samochodowego nadal będzie korzystała z paliw płynnych, jak olej napędowy, dla którego nie ma obecnie alternatywy w postaci wodoru lub napędu elektrycznego. Tą alternatywą jest za to bio-diesel i prawdopodobnie to paliwo przejmie rynek transportu ciężkiego. Póki co, również samoloty będą korzystały z obecnego paliwa – zaznacza Artur Szczelina.

Wodór występuje na Ziemi powszechnie, jednak nie jest dostępny w postaci wolnej. – Do wytworzenia energii z wodoru potrzebujemy więcej energii niż jesteśmy w stanie z niego otrzymać – podkreśla ekspert w obszarze inżynierii chemicznej i współautor opracowanego przez Multiconsult Polska raportu nt. transformacji energetycznej Artur Szczelina. 

Kłopotliwe magazynowanie

Pozostało 93% artykułu
Morski
Gdynia umocni się na trasie do Ameryki
Elektromobilność
Łamigłówki nad elektryfikacją ostatniej mili
Drogowy
Zdesperowani przewoźnicy zapowiadają blokadę Dorohuska
Drogowy
Przewoźnicy rozpędzili się w zakupach
Przewozy
Zleceniodawcy już wydłużają terminy płatności