Ogniwa paliwowe – wodór

Ogniwa paliwowe w kontekście wodoru jako źródła energii są jednym z zagadnień które coraz częściej wymienia się jako metodę na ograniczenie m.in emisji dwutlenku węgla. W jakim zakresie wodorowe ogniwa paliwowe są w stanie zafunkcjonować na rynku energii? Na to i inne pytania starali odpowiedzieć się uczestnicy pierwszego spotkania branży. Poniżej przedstawiamy fragmenty niektórych wypowiedzi uczestników konferencji.

Ogniwa paliwowe – metody pozyskiwania wodoru. Maciej Martyniuk – NCBIR

“W jaki sposób dzisiaj pozyskujemy wodór? Głównie stosowany jest reforming barowy metanu, ale również np. metanolu. Ponadto elektroliza, metody biochemiczne oraz oczywiście zgazowanie węgla, które jest chyba drugą najpopularniejszą metodologią. (…) Jeśli chodzi o kwestię wykorzystania wodoru w innych procesach chemicznych – z pewnością wykorzystuje się go w produkcji nawozów sztucznych.

Często odnosimy się do elektromobilności – trzeba jednak pamiętać, że samochód “wodorowy” to samochód elektryczny. Wodór jest tam zastosowany jako nośnik energii używany do pozyskiwania energii elektrycznej w ogniwie paliwowym, służącym do doładowywania akumulatorów (najczęściej litowo-jonowych). Bądźmy świadomi – że tak naprawdę te pojazdy jeszcze bardzo długo będą hybrydami (w zakresie sposobu magazynowania energii). (…) I jeśli mówimy o ogniwach paliwowych to pojawia się tutaj pewna bariera, którą sobie nie do końca uświadamiamy. Jest nią wydajność ogniw paliwowych. Dopóki nie będzie tutaj postępu, to będziemy musieli czekać. Taki postęp jednak się już “rysuje” na horyzoncie. W samochodzie Toyota Mirai mamy do czynienia z ogniwem o mocy do 5 kw i koszt takiego ogniwa to około 25 000 euro, natomiast szykuje się pewien przełom…prawdopodobnie w ciągu 2 najbliższych lat powstanie ogniwo, które będzie 5-krotnie wydajniejsze i jednocześnie 5-krotnie…tańsze! Szacuje się, że koszt takiego ogniwa za 2 lata będzie oscylował w granicach 4000-5000 EURO (…)”

Ogniwa paliwowe – rynek wodoru w Polsce i na świecie. Maryjka Szurowska, portal 300GOSPODARKA

“(…)Polska jest w czołówce Państw UE produkujących wodór. Zaspokajamy 14% zapotrzebowania na ten pierwiastek w Europie. Produkuje się u nas 1 MLN ton wodoru rocznie. Stanowi to około 10% produkcji wodoru w USA. W Chinach produkuje się 25 mln ton rocznie. (…) W Polsce w niektórych częściach sieci ciepłowniczej, jest możliwe przesyłanie mieszanek zawierających nawet do 10% wodoru. (…) Warto również zwrócić uwagę, że w Japonii, która jest przykładem dynamicznego rozwoju technologii wodorowych wydano na rozwój w tym obszarze 1,5 MLD USD. Wydaje się, że podobne kwoty nakładów powinny być osiągalne również dla Polski.

(…) Warto w tym miejscu wspomnieć o ambicjach niektórych krajów jeśli chodzi o zastosowania wodoru. Na przykład Norwegia do 2030 roku planuje mieć już milion samochodów napędzanych wodorem. W Polsce natomiast produkujemy tyle wodoru, że starczyłoby go do napędzania aż 5 milionów samochodów napędzanych wodorem.”

Ogniwa paliwowe – rodzaje silników na wodór

Prof. Jarosław Milewski : Nie każdy samochód napędzany wodorem jest samochodem elektrycznym. Przykładem jest BMW 750hl, który ma bardzo podobny silnik jak mamy w samochodach benzynowych, tyle że jako paliwo wykorzystywany jest wodór (przechowywany w samochodzie jako wodór skroplony).

Następną grupą są silniki, które mają możliwość spalania wodoru czy biogazu z różnymi innymi paliwami, najczęściej działające w cyklu zapłonu samoczynnego ale także silniki iskrowe – częściej wykorzystywane w silnikach stacjonarnych niż mobilnych.

Trzecia rzecz jeśli chodzi o samochód na wodór to samochód zasilany ogniwem paliwowym. Od lat prowadzone są prace prowadzące do tego by ogniwo paliwowe stało się masowym rozwiązaniem w transporcie samochodowym. W warunkach amerykańskich oceniano to w ten sposób, że jeżeli całkowite nakłady energetyczne (na wytworzenie, eksploatację, pracę oraz utylizację) samochodu spalinowego oceniamy na “1”, to samochód zasilany wodorem uzyskuje sprawność “0,7” ale niestety samochód hybrydowy jest pod tym względem wydajniejszy i ma współczynnik 0,6 – są to dane sprzed kilku lat, ale nic się od tamtego czasu w tych technologiach nie zmieniło, także nie sądzę aby te dane się zmieniły.

Ogniwa paliwowe – problem katalizatorów

Prof. Jarosław Milewski:  Podstawowym problemem jaki mamy w samochodzie elektrycznym, jest to jakie tam jest ogniwo paliwowe. Jest to ogniwo niskotemperaturowe z polimerowym elektrolitem i katalizatorem wymagającym zastosowania metali szlachetnych. Przez lata prowadzono prace nad stworzeniem katalizatorów do ogniw paliwowych nie zawierających metali z grupy platynowców, ale jakieś 10-12 lat temu te prace w USA na ten temat zostały zakończone. Widziałem pracę jednego z profesorów z Illinois University, który na diagramie pokazał gdzie jesteśmy jeśli chodzi o możliwość usunięcia metali z grupy platynowców z katalizatorów. Dalej się już w tym kierunku pójść nie dało. A parametry niestety nie były takie jakich by oczekiwał przemysł.

Podstawowym problemem katalizatora, który używa metali szlachetnych jest to że wymaga bardzo czystego wodoru. Mniej niż 1ppm związków siarki w takim wodorze czy około 1 ppm tlenków węgla, powoduje zatrucie takiego katalizatora i wcześniej czy później awarię ogniwa.  Drugim problemem, który w USA decydował o zaniechaniu tych prac o których mówiłem są względy geopolityczne. Źródła dostępu do “platynowców” z punktu widzenia politycznego mieszczą się w krajach o “niskiej pewności”.  Takich jak RPA czy Federacja Rosyjska, w związku z tym wprost Departament Stanu był sceptyczny co do uzależnienia gospodarki od metali z grupy platynowców pochodzących z takich krajów. 

Red. Katarzyna Mokrzycka: Czy to by oznaczało, że to są te opcje których nie należy już brać pod uwagę? 

Prof. Jarosław Milewski: Nie. To są opcje, które należy brać pod uwagę natomiast trzeba przy nich pamiętać o ograniczeniach które zdecydowały o tym w którym kierunku podążyło USA.  W USA zdecydowano na budowę samochodów elektrycznych zasilanych z baterii litowo-jonowej a nie zasilanych ogniwem paliwowym. Ta decyzja zapadła jakieś 15 lat temu. 

Ogniwa paliwowe – wodór z Grupy Lotos. Mateusz A. Bonca – Prezes Zarządu Grupa Lotos S.A

Mateusz A. Bonca: Chciałbym się tutaj odnieść do jednej z wcześniejszych wypowiedzi, iż w Polsce produkuje się dużo wodoru ale jest on zużywany głównie w przemyśle chemicznym. Faktem jest, że instalacje które są w Polsce są duże ale były zbudowane pod potrzeby przemysłu. Natomiast firmy takie jak Grupa Lotos mają wiele lat doświadczeń z tym wodorem – z  jego przesyłem, magazynowaniem, zabezpieczeniem… stąd też jesteśmy naturalnymi kandydatami do tego aby demonstrować zastosowanie możliwości wodoru jako paliwa alternatywnego czy komplementarnego na rynku. Stąd też nasze zaangażowanie i rozmowy np. z miastami z którymi chcemy budować rynek. Nie chcemy rozmawiać tylko teoretycznie o możliwościach budowy instalacji wodorowych, doczyszczania, atestowania. Chcemy podejść do tego rynkowo, czyli próbować budować rynek paliw alternatywnych. Tak jak robimy to ze stacjami – punktami ładowania samochodów. Zelektryfikowaliśmy pierwszą trasę między Warszawą i Gdańskiem i robimy to dalej. Tak samo z wodorem. W tej chwili w ciągu najbliższego półtora, czy dwóch lat zbudujemy dwa punkty, w których ten wodór “pięciodziewiątkowy” będzie dostępny.  

(..) Chcemy ten wodór produkować, czy “doczyszczać” u nas, bo tego wodoru mamy rzeczywiście dużo. Już w tym roku oddaliśmy jedną instalację dodatkową, która zwiększa nasze możliwości produkcyjne z 13 do 15,5 ton wodoru na godzinę.  Budujemy kolejną instalację która da nam kolejną tonę. Także wodoru mamy dużo. Oczywiście zużywamy go do naszych naturalnych procesów rafineryjnych…ale chcemy budować ten rynek.

Ten rynek w tej chwili być może nie istnieje dlatego, że nie ma infrastruktury. Z jednej strony nie ma popytu – bo nie ma gdzie zapytać o tę podaż produktu. Z drugiej strony podaż się nie pojawia bo nie ma popytu. Ktoś musi tę barierę przełamać. W pierwszej kolejności chcemy budować te rynki w miejscach w których rzeczywiście czysty transport jest ważny. Np. dla gmin, dla miast i lokalnej społeczności. Tak też działamy obecnie.

Ogniwa paliwowe i wodór – czy będą alternatywą dla silników spalinowych w samochodach osobowych?

Red. Maryjka Szurowska: Panie Prezesie, mamy wpływ na to żeby autobusy w gminach czy też inne pojazdy użytkowe korzystały z wodoru natomiast na ten rynek detaliczny nie bardzo. Można jakoś zachęcać kierowców, ale nikt nikogo nie zmusi żeby kierowca przesiadł się z diesla na samochód wodorowy. Czy Pan wierzy w to, że w takiej realnej perspektywie 20 lat samochody wodorowe będą alternatywą dla samochodów z silnikami spalinowymi?

Mateusz A. Bonca: To co mnie cieszy w dyskusji na temat paliw alternatywnych to to, że od jakiegoś czasu mówi się też o segmentacji rynku i o tym jakiego rodzaju transport może przechodzić na jakiego rodzaju paliwa alternatywne.

Oczywiście jeśli chodzi o samochody osobowe zajmie to więcej czasu dla tego rodzaju paliwa. Natomiast dla wielu typów flot (np. komunalne) jest to paliwo które może stać się paliwem naturalnym w ciągu kilku, kilkunastu lat. Wierzę, że są pewne części rynku transportowego które mogą korzystać z różnego rodzaju paliw.  My też pracujemy nad zastosowaniem LNG. Też jest to czystsze paliwo. Wierzymy, że taki mix różnego rodzaju paliw i oferty jaką jesteśmy w stanie zaproponować jako Grupa Lotos pozwoli adresować potrzeby wielu rynków.

Miłośników urządzeń z silnikami elektrycznymi zapraszamy do skorzystania z darmowej jazdy miejskimi elektrycznymi hulajnogami na minuty. Mamy dla Was ponad godzinę darmowych minut na hulajnogi Hive oraz Citybee. Więcej szczegółów pod poniższym linkiem:

hulajnoga na minuty

Zdjęcie:
Darren Halstead on Unsplash