A Chance for the Climate. Fuel of the 21st Century – Analysis of the Perspective of Climate Neutrality on the Example of the Polish Hydrogen Strategy

• Autorzy: Cygańczuk Krzysztof , Wolny Paweł

Identyfikatory

DOI

10.12845/sft.58.2.2021.7

Warianty tytułu

PL

Szansa dla klimatu. Paliwo XXI w. – analiza perspektywy neutralności klimatycznej na przykładzie Polskiej Strategii Wodorowej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Aim: This article attempts to present the issues related to the search for alternatives to energy resources in all sectors of the economy. The direction of the search is to choose “green energy” (in this case hydrogen), which, due to its potential wide application, is already beginning to be treated as an instrument of carbon neutrality. Most EU countries have agreed that they will be carbon-neutral by 2050, which should result in the reduction of greenhouse gas emissions to the atmosphere by around 95% compared to the beginning of the gas emissions calculation in 1990. However, achieving emission neutrality will require a far-reaching elimination of emissions not only in the power sector, but also in other sectors (including industry, transport and heating). These areas still rely on emission fossil fuels (coal, crude oil and natural gas), which cannot be directly replaced with electricity from RES. Introduction: Hydrogen is not a source of energy, but it is a very effective carrier. Although it is practically not in the free state, it is very often found in the form of chemical compounds such as CH4 (methane) or H2O (water). In order to extract the energy it contains, it must be isolated from the molecules it is composed of. Hydrogen can be transported via gas pipelines (gaseous) or tankers (liquefied). It is currently used in the petrochemical industry, including for oil refining and chemical industry for the production of fertilizers, ammonia or methanol. Recently, hydrogen has become a topic that is often discussed in the public space in the context of climate protection (and thus decarbonisation of the economy). This fuel is credited with extraordinary potential and applicability in so many areas that it should be widely regarded as oil of the 21st century and a key element of the new energy policy. Moreover, the investment in hydrogen should support sustainable growth and job creation, which will be critical when recovering from the COVID-19 pandemic. Methodology: The article provides an overview of research questions and the most recent results of considerations. It presents a multidimensional and interdisciplinary analysis of the suitability of alternative fuels and the implementation of the related projects. The analysis of the topic was based on, among others, on the project of the Polish Hydrogen Strategy, which is important for the further development of research topics and cooperation in this field. Conclusions: For the energy sector that processes available forms of energy, hydrogen is probably a good choice for the future. It can be an alternative to natural gas in providing backup capacity for renewable energy sources that produce energy dependent on weather conditions (i.e. sun and wind). Hydrogen, which has the advantage of high energy density, is also a good tool for storing renewable energy and for transmitting and distributing renewable energy over long distances. Due to this, green energy from regions of the world with high insolation and wind energy, such as Australia, Latin America or North Africa, could be transferred over long distances (taking into account losses in energy networks it would be a much more economical solution). It would not require high-cost investments in new infrastructure. The article deals with the aspects relating to all parts of the value chain – production, transmission, storage and use of hydrogen, taking into account the legal conditions at the national (Polish Hydrogen Strategy) and the EU level, and proposing sustainable support systems and measurable goals.

PL

Cel: W ramach niniejszego artykułu podjęto próbę przybliżenia kwestii związanych z poszukiwaniem alternatyw dla surowców energetycznych we wszystkich sektorach gospodarki. Kierunek poszukiwań zmierza do wyboru „zielonej energii” (w tym przypadku wodoru), który ze względu na potencjalne szerokie zastosowanie już zaczyna być traktowany jako instrument neutralności emisyjnej. Większość krajów UE uzgodniła, że do 2050 r. uda im się osiągnąć neutralność emisyjną, co powinno skutkować zmniejszeniem emisji gazów cieplarnianych do atmosfery o ok. 95% w porównaniu z początkiem naliczenia emisji gazów w 1990 roku. Osiągnięcie neutralności emisyjnej wymagać będzie jednak daleko idącego wyeliminowania emisji nie tylko w elektroenergetyce, lecz także w pozostałych sektorach (m.in. przemyśle, transporcie czy ciepłownictwie). Obszary te wciąż opierają się na emisyjnych paliwach kopalnych (węglu, ropie naftowej i gazie ziemnym), których bezpośrednie zastąpienie energią elektryczną z OZE jest niemożliwe. Wprowadzenie: Wodór nie jest źródłem energii, lecz jej bardzo efektywnym nośnikiem. Choć praktycznie nie występuje w stanie wolnym, to bardzo często spotyka się go w postaci związków chemicznych, takich jak CH4 (metan) czy H2O (woda). Aby wydobyć zawartą w nim energię, należy go wyizolować z cząsteczek, w których skład wchodzi. Wodór może być transportowany za pomocą gazociągów (w stanie gazowym) lub tankowców i cystern (w stanie skroplonym). Stosowany jest aktualnie w przemyśle petrochemicznym, m. in. do rafinacji ropy naftowej i przemyśle chemicznym do produkcji nawozów, amoniaku lub metanolu. W ostatnim czasie wodór stał się tematem często omawianym w przestrzeni publicznej w kontekście dotyczącym ochrony klimatu (a więc i dekarbonizacji gospodarki). Paliwu temu przypisuje się nadzwyczajny potencjał i możliwości zastosowania w tak wielu obszarach, że powinno być ono traktowane powszechnie jako ropa XXI wieku oraz kluczowy element nowej polityki energetycznej. Ponadto, inwestycja w wodór powinna wspierać zrównoważony wzrost i tworzenie miejsc pracy, które będą miały kluczowe znaczenie w kontekście wychodzenia z kryzysu spowodowanego pandemią COVID-19. Metodologia: Artykuł zawiera przegląd pytań badawczych i najbardziej aktualnych rezultatów rozważań. Przedstawia wielowymiarową oraz interdyscyplinarną analizę przydatności paliw alternatywnych oraz realizacji związanych z nimi projektów. Podczas analizy tematu oparto się m.in. na projekcie Polskiej Strategii Wodorowej, która jest istotna dla dalszego rozwoju tematów badawczych i współpracy w tej dziedzinie. Wnioski: Dla energetyki zajmującej się przetwarzaniem dostępnych form energii, wodór to prawdopodobnie dobry wybór na przyszłość. Może on być alternatywą dla gazu ziemnego w zapewnieniu mocy zapasowych dla odnawialnych źródeł energii, które produkują energię zależną od warunków atmosferycznych (tj. słońca i wiatru). Wodór, którego zaletą jest wysoka gęstość energetyczna, jest także dobrym narzędziem do magazynowania energii ze źródeł odnawialnych oraz do przesyłania i dystrybuowania energii ze źródeł odnawialnych na duże odległości. Dzięki niemu zielona energia z rejonów świata o wysokiej insolacji i energii wiatru, takich jak Australia, Ameryka Łacińska czy Płn. Afryka, mogłaby być transferowana na duże odległości (przy uwzględnieniu strat w sieciach energetycznych byłoby to zdecydowanie bardziej ekonomiczne rozwiązanie). Nie wymagałoby to przeprowadzenia wysokonakładowych inwestycji w nową infrastrukturę. W artykule poruszono aspekty dotyczące wszystkich części łańcucha wartości – produkcji, przesyłu, magazynowania i wykorzystania wodoru, biorąc pod uwagę uwarunkowania prawne na poziomie krajowym (Polska Strategia Wodorowa) i unijnym oraz proponując zrównoważone systemy wsparcia oraz mierzalne cele.

Słowa kluczowe

EN

green hydrogen; synthetic fuel; renewable energy; solar fuel; hydrogen

PL

zielony wodór; paliwo syntetyczne; energia odnawialna; paliwo słoneczne; wodór

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Safety & Fire Technology
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 120--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cygańczuk Krzysztof

• Scientific and Research Centre for Fire Protection – National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0003-1550-5880

autor

Wolny Paweł

• Łódź University of Technology, Faculty of Process and Environmental Engineering / Politechnika Łódzka, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska

• https://orcid.org/0000-0001-6863-338X

Bibliografia

• [1] Artykuł opracowano na podstawie dokumentu: „Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.– projekt” przedłożony przez ministra klimatu i środowiska. Obecnie dokument oczekuje na ogłoszenie w „Rządowym Centrum Legislacji. Wykaz aktów oczekujących na ogłoszenie: Lp. 100, data wpływu: 2021.11.25. Uchwała Rady Ministrów w sprawie przyjęcia „Polskiej strategii wodorowej do roku 2030 z perspektywą do 2040 r.” z dnia 02.11.2021 r. Najpóźniejsza data ogłoszenia 2021.12.15. [dostęp: 04.12.2021 r.] Źródło: Rządowe Centrum Legislacji.
• [2] Porozumienie Paryskie do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, sporządzonej w Nowym Jorku dnia 9 maja 1992 r., przyjęte w Paryżu dnia 12 grudnia 2015 r. http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20170000036 [dostęp: 20.10.2021].
• [3] Maj M., Szpor A., Kierunki rozwoju gospodarki wodorowej w Polsce, Polski Instytut Ekonomiczny 7/2019 Working Paper, Warszawa 2019 r.
• [4] Raport British Petroleum, Statistical Review of World Energy 2020, edycja 69., https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2020-full-report.pdf [dostęp: 20.10.2021].
• [5] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady Europejskiej, Rady, Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów, Europejski Zielony Ład z dnia 8 marca 2020 r., COM/2019/640 final, https://www.eumonitor.eu/9353000/1/j9vvik7m1c3gyxp/vl4cnhyp1ort [dostęp: 20.10.2021].
• [6] Towards Hydrogen Societies: Expert Group Meeting, Current advancements in hydrogen technology and pathways to deep decarbonization, https://www.unido.org/sites/default/files/files/2019-04/REPORT_Towards_Hydrogen_Societies.pdf [dostęp: 20.10.2021].
• [7] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady Europejskiej, Rady, Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów Europejskiego Banku Inwestycyjnego Czysta planeta dla wszystkich Europejska długoterminowa wizja strategiczna dobrze prosperującej, nowoczesnej, konkurencyjnej i neutralnej dla klimatu gospodarki z dnia 18 września 2019 r., COM(2018) 773, final https://www.eumonitor.eu/9353000/1/j9vvik7m1c3gyxp/vktvm72o8kyq [dostęp: 20.10.2021].
• [8] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów, Strategia w zakresie wodoru na rzecz Europy neutralnej dla klimatu z dnia 8 lipca 2020 r., COM(2020) 301 final, https://www.eumonitor.eu/9353000/1/j9vvik7m1c3gyxp/vla6qbjzcok1 [dostęp: 20.10.2021].
• [9] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów, Impuls dla gospodarki neutralnej dla klimatu: strategia UE dotycząca integracji systemu energetycznego z dnia 8 lipca 2020 r., COM(2020) 299 final, https://www.eumonitor.eu/9353000/1/j9vvik7m1c3gyxp/vla6qbjxnbk0 [dostęp: 20.10.2021].
• [10] Krajowy Plan na rzecz Energii i Klimatu na lata 2021–2030, przekazany do Komisji Europejskiej w dniu 30 grudnia 2019 r., https://www.gov.pl/web/aktywa-panstwowe/krajowy-plan-na-rzecz-energii-i-klimatu-na-lata-2021-2030-przekazany [dostęp: 20.10.2021].
• [11] Zespół ds. Rozwoju Przemysłu OZE i Korzyści dla Polskiej Gospodarki, Raport zespołu nr 4, Gospodarka wodorowa. 2020, 14.
• [12] https://www.pkee.pl/file/repository/RAPORT_COP24_ENG_28_11_FINAL.pdf [dostęp: 20.10.2021].
• [13] Międzynarodowa Agencja Energetyczna, The Future of Hydrogen – Seizing today’s opportunities, 2019, https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen [dostęp:20.10.2021].
• [14] Strategia w zakresie wodoru na rzecz Europy neutralnej dla klimatu, Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów z dnia 8 lipca 2020 r. COM (2020) 301 final, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:52020DC0301&from=IT [dostęp: 20.10.2021].
• [15] http://pgnig.pl/aktualnosci/-/news-list/id/startuje-nowy-program-wodorowy-pgnig/newsGroupId/10184, [dostęp: 20.10.2021].
• [15] https://www.lotos.pl/322/n,5080/lotos_inicjuje_kolejny_projekt_w_zakresie_wodoru [dostęp: 20.10.2021].
• [15] https://www.orlen.pl/PL/BiuroPrasowe/Strony/PKN-ORLEN-wybuduje-hub-wodorowy-we%W%C5%82oc%C5%82awku.aspx [dostęp: 20.10.2021].
• [16] https://orsted.com/en/media/newsroom/news/2020/10/143404185982536 [dostęp: 20.10.2021].
• [17] Schnell Ch. (red.), Łączenie sektorów zielonej energii. Co to oznacza dla Polski? Elektryfikacja, Decentralizacja, Digitalizacja, Instytut Jagielloński, 2020, 26, http://jagiellonski.pl/files/other/YYczenie_sektorow_zielonej_energii._Co_to_oznacza_dla_Polski_-_RAPORT_IJ_2020.pdf. [dostęp:20.10.2021].
• [18] Bloomberg New Energy Finance, Sector coupling in Europe: powering decarbonisation. Potential and policy implications of electrifying the economy, 2020, https://assets.bbhub.io/professional/sites/24/BNEF-Sector-Coupling-Report-Feb-2020.pdf [dostęp: 20.10.2021].
• [19] https://www.ure.gov.pl/pl/urzad/informacje-ogolne/aktualnosci/9307,Czy-wodor-i-technologia-P2G-zoptymalizuja-system-energetyczny-Kolejne-rekomendac.html [dostęp:13.10.2021].
• [20] http://www.ichpw.pl/blog/2021/06/11/rozwoj-technologii-syntezy-metanolu-z-co2-w-ichpw/ [dostęp: 13.10.2021].