Wodór w przemyśle czeka na nowe zastosowania

Polska jest trzecim w Europie i piątym na świecie producentem wodoru, ale niemal w całości jest on wytwarzany w procesie reformingu z paliw kopalnych i wykorzystywany na miejscu w zakładach przemysłowych. Cztery spółki: Grupa Azoty, PKN Orlen, Grupa Lotos i JSW odpowiadają za trzy czwarte produkcji wodoru w Polsce. Grupa Azoty, która stosuje wodór w procesie syntezy amoniaku, ma największy udział w rynku i jej dwa zakłady – w Kędzierzynie Koźlu i Puławach jako jedne z nielicznych w Polsce mają już teraz wodór w ofercie handlowej.

Wodór służy obecnie głównie do produkcji nawozów oraz odsiarczania paliw i przerobu ciężkich frakcji ropy naftowej. Wodór uzyskiwany jest też w procesie elektrolizy solanki jako produkt uboczny przy wytwarzaniu chloru. Ponadto, znajduje zastosowanie w przemyśle szklarskim i w energetyce jako gaz chłodzący w generatorach.

Natomiast wodór o wysokiej czystości (klasy 5 - 99,999 proc.) wykorzystuje przemył spożywczy, laboratoria i producenci elektroniki, jak również do zasilania ogniw paliwowych w transporcie. Rola czystego wodoru będzie wzrastała, jednak teraz wodór tej klasy jest dostępny na polskim rynku tylko w niewielkich ilościach i z tego powodu jest importowany.

Zastosowanie wodoru w nowych obszarach przemysłu wiąże się z dekarbonizacją i odchodzeniem przedsiębiorstw od paliw kopalnych. Wykorzystanie wodoru zamiast węgla i gazu rozważane jest w branżach, gdzie w procesach produkcji potrzebne są wysokie temperatury. Jednocześnie wiele zakładów przemysłowych dysponuje miejscem, gdzie można zbudować elektrolizery zasilane odnawialną energią, np. na terenach pokopalnianych.

Kolejnym obszarem zastosowania wodoru jest produkcja stali w hutach, gdzie gaz ten może w większym stopniu zastąpić węgiel koksowy. Wodór służy jako reduktor rudy zawierającej tlenki żelaza, co prowadzi do powstania żelaza surowego. W mieście Luleå na północy w Szwecji koncerny SAAB i Vattenfall rozpoczęły produkcję stali w piecu elektrycznym (EAF) z technologią bezpośredniej redukcji żelaza (DRI). Jest to także jeden ze scenariuszy dekarbonizacyjnych dla huty ArcelorMittal Poland w Dąbrowie Górniczej. O ile jednak Szwedzi wykorzystują do produkcji wodoru w procesie elektrolizy tanią energię z hydroelektrowni i farm wiatrowych, to w Polsce nie ma obecnie dużych nadwyżek energii, które pozwalałyby na taką produkcję stali.

Także w przemyśle cementowym wodór może stopniowo zastępować paliwa kopalne. Jeden z głównych producentów cementu - Cemex wykorzystuje w Hiszpanii w cementowni Alicante elektrolizer napędzany odnawialną energią, w Polsce jest w trakcie testowania tej technologii. Firma zamierza zmniejszyć globalną emisję CO2 o 35% do 2030 roku.

Przemysł szklarski wykorzystuje wodór w instalacjach spalania powietrzno-tlenowego, ponieważ usprawnia to przekazywanie ciepła i przyspiesza topienie i zmiękczanie szkła. W Wielkiej Brytanii w hucie Pilkington w St. Helens przeprowadzono udaną próbę całkowitego zastąpienia gazu ziemnego wodorem. Pełne przestawianie się tej huty na wodór będzie możliwe przy zapewnieniu jego stabilnych dostaw, np. gazociągiem.

Wykorzystanie wodoru w nowych gałęziach przemysłu wiąże się z wyższymi kosztami stosowania tych technologii, w przypadku stali szacuje się te dodatkowe koszty nawet na 50-60 proc. Wyższe koszty praw do emisji CO2, rosnące ceny paliw kopalnych a w przyszłości węglowy podatek graniczny (CBAM) mogą poprawić konkurencyjność stosowania wodoru.