Wodór musi być przyszłością energetyki. Gdyby było inaczej, to czy Unia Europejska w ramach Zielonego Ładu planowała zainwestować 470 miliardów euro w wodorową infrastrukturę? Czy w innym przypadku Chiny, Japonia i Korea Południowa również stawiałyby na ten gaz?
Entuzjazm, jaki wzbudza wodór, ma prosty powód. Bez względu na to, czy jest używany w ogniwie paliwowym, czy spalany, by wytworzyć ciepło – jedynym, co „emituje”, jest niewinnie czysta woda. Dlatego wszędzie tam, gdzie wodór zastępuje paliwa kopalne, pomaga on spowolnić globalne ocieplenie. Stąd też rozpoczął się światowy wyścig o dominację w różnych niszach, który według przewidywań niektórych banków do 2050 r. ma być warty biliony dolarów.
Z drugiej strony, być może jest to tylko kolejna wodorowa bańka, która pęknie – jak każda wcześniejsza. Pierwsza z nich, nadmuchana przez esej z 1970 roku, rosła przez całą następną dekadę, zanim pękła w latach 80. Druga bańka wodorowa miała swój moment wraz z bańką technologiczną około 2000 roku. Może wodór jest przyszłością... i zawsze nią będzie.
Wodór ma swoje – dosyć zniechęcające – wady. Owszem, to najczęściej występujący pierwiastek we wszechświecie. Ale nie pojawia się w czystej postaci na Ziemi, musi być oddzielony poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez wodę, tak by rozdzielić atomy tlenu i wodoru. To wymaga energii, która powinna być „zielona” – to znaczy ze słońca, wiatru lub innych źródeł odnawialnych. W przeciwnym razie, jaki by był w tym sens?
Proces ten sprawia, że „zielony” wodór jest kosztowny w porównaniu z paliwami kopalnymi, takimi jak gaz ziemny czy też wodór wychwytywany w mniej czysty sposób. BloombergNEF uważa, że technologiczne ulepszenia sprawią, iż w nadchodzących latach będzie on coraz tańszy. Ale nawet wtedy – nadal będzie trudno jest go transportować i przechowywać. Jeśli nie jest połączony z innymi substancjami chemicznymi, musi zostać sprężony do 700 razy wyższego ciśnienia atmosferycznego lub schłodzony do minus 253 stopni Celsjusza. Do tego wodór lubi eksplodować.
Te wady dyskwalifikują wodór z zastosowania, które obecnie jest najbardziej na topie: jako paliwo do napędu samochodów osobowych, dostawczych i ciężarowych. Prawie pod każdym względem pojazdy napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi tracą wobec czystej energii swoich rywali – samochodów elektrycznych zasilanych z akumulatorów.
Na początek, samochody napędzane wodorem są o połowę mniej wydajne. Jeśli samochód elektryczny przetwarza 86 proc. energii pierwotnie wykorzystywanej przez turbinę wiatrową na poruszanie się pojazdu do przodu, to samochód napędzany wodorem ma dostęp tylko do około 45 proc. energii. Samochód z ogniwem paliwowym ma również więcej ruchomych części i jest droższy w utrzymaniu niż samochód z akumulatorem. A w przeciwieństwie do samochodu z akumulatorem, nie można go „naładować” w domu.
To zła wiadomość szczególnie dla Toyoty, Hyundai’a i Hondy – producentów samochodów, którzy najwięcej stawiają na wodór w transporcie. Kwestia ciężarówek na wodór też nie napawa optymizmem.
Michael Liebreich, założyciel BloombergNEF, uważa, że zastosowanie wodoru nie ma sensu nawet w przypadku pociągów. Wyeliminowałby jedynie konieczność elektryfikacji torów, jednocześnie blokując je w bardziej złożonym i mniej wydajnym rozwiązaniu. Tylko w lotnictwie dalekiego zasięgu lub żegludze oceanicznej wodór może pokonać akumulatory elektryczne dzięki wyższej gęstości energii. Akumulatory umożliwiające przelot samolotu na drugą stronę świata byłyby zbyt duże i ciężkie.
Wodór nie sprawdza się znacznie lepiej w ogrzewaniu budynków mieszkalnych: zazwyczaj łatwiej jest używać zielonej energii elektrycznej do zasilania pomp ciepła, które mogą być również zastosowane do chłodzenia. W większości zastosowań przemysłowych wodór traci również na energii elektrycznej.
Długoterminowym rozwiązaniem problemu globalnego ocieplenia jest zatem elektryfikacja wszystkiego, o ile energia elektryczna pochodzi ze źródeł odnawialnych. I tu klops: po prostu nie możemy wszystkiego zelektryfikować. I nigdy nie będziemy mieli wystarczająco dużo słońca i wiatru, by światło paliło się cały czas, wszędzie.
Jest i jednak najlepszy sposób na wykorzystanie wodoru. To może być paliwo, które nabiera rozpędu, gdy sieci czystej energii przyszłości nie będą w stanie nadążyć. Choć raz gaz wydaje się jednoznacznie lepszy od wszystkich innych opcji, w tym energii jądrowej.
Możemy przeprowadzić elektrolizę wodoru, kiedy tylko mamy nadmiar słońca lub wiatru. Zgodnie z przewidywaniami Liebreicha, będziemy go przechowywać w masywnych podziemnych magazynach w pobliżu centralnych węzłów sieci energetycznych, gdzie może być spalany w krótkim czasie podczas przestojów w bezpośrednim wytwarzaniu energii elektrycznej. Wodór jest więc technologią typu „plug-in”, umożliwiającą realizację całego projektu elektryfikacji i dekarbonizacji.
To wielka sprawa. Oznacza to również, że podczas gdy niektóre z dzisiejszych inwestycji w wodór nie dadzą sobie rady, inne spektakularnie się zwrócą. A elementem ich zwrotu może być uratowanie naszej planety.