Gospodarka wodorowa

Gospodarka wodorowa jest rozumiana jako system, w którym wodór odgrywa kluczową rolę jako nośnik energii, podobnie jak energia elektryczna. Obejmuje ona produkcję, magazynowanie, transport i wykorzystanie wodoru w różnych sektorach, w tym w transporcie, przemyśle i energetyce.

Kolory klasyfikacji wodoru:

• Szary wodór - obecnie 96% wodoru produkuje się z paliw kopalnych w procesie reformingu parowego metanu, który uwalnia CO2.
• Niebieski wodór - ten rodzaj wodoru również pochodzi z paliw kopalnych, ale wykorzystuje technologie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS) w celu ograniczenia emisji.
• Zielony wodór - produkowany w procesie elektrolizy z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Jest najbardziej zrównoważoną opcją, emitującą jedynie tlen jako produkt uboczny.

Przejście na gospodarkę niskoemisyjną jest podstawowym warunkiem wstępnym powszechnego zastosowania wodoru we wszystkich istotnych sektorach. Na przykład Unia Europejska wyznaczyła sobie za cel osiągnięcie całkowitej neutralności klimatycznej do 2050 roku, dążąc do wychwytywania i magazynowania gazów cieplarnianych uwalnianych do atmosfery.

Wodór oferuje wyjątkową możliwość ustabilizowania nieprzewidywalnego charakteru produkcji energii odnawialnej. Wraz z rozwojem odnawialnych źródeł energii, wodór może służyć jako nośnik energii, szczególnie korzystny dla sezonowego magazynowania energii i określonych zastosowań mobilnych.

Wodór, najlżejszgazowy pierwiastek chemiczny, stanowi ponad dwie trzecie całkowitej masy kosmosu i ponad 30% masy Słońca. Choć jest trzecim najobficiej występującym pierwiastkiem na Ziemi, rzadko występuje jako pojedyncza cząsteczka ze względu na swoją wysoką reaktywność. Występujący w wodzie, gazie ziemnym i metanolu wodór szybko rozprasza się w powietrzu po uwolnieniu, dzięki czemu jest substancją niezanieczyszczającą, bezemisyjną, nietoksyczną i bezwonną. Choć jest łatwopalny, wodór nie podtrzymuje spalania i pali się bezbarwnym płomieniem.

Jest on wysokoenergetycznym paliwem o wartości ok 40 kWh/kg, co czyni go bezpośrednim konkurentem dla technologii akumulatorowych. Podczas gdy wodór ma znacznie wyższą gęstość energii na kilogram w porównaniu z bateriami (np. 250-260 Wh/kg), jego niska gęstość energii objętościowej (ok. 3 kWh/m3 przy 20°C i ciśnieniu 1 bar) stanowi wyzwanie.

Z tych względów wodór ma szeroki zakres zastosowań m.in. w transporcie, energetyce i przemyśle:

W transporcie pojazdy elektryczne napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi (FCEV) oferują takie zalety, jak większy zasięg, krótszy czas tankowania, lepsze osiągi w niskich temperaturach i niższe zużycie paliwa przy wyższych prędkościach w porównaniu z pojazdami elektrycznymi napędzanymi akumulatorami (BEV). Sprawia to, że pojazdy FCEV są szczególnie atrakcyjne dla transportu ciężkiego, takiego jak ciężarówki, autobusy i podróże długodystansowe. Jednak wysokie koszty zakupu i ograniczona infrastruktura tankowania utrudniają obecnie ich masowe przyjęcie.

W sektorze energetycznym wodór służy jako wydajny nośnik energii ze względu na swoją wydajność i łatwość przechowywania w dużych pojemnościach. Stanowi on realne rozwiązanie w magazynowaniu energii, rozwiązując problem długoterminowych niedoborów energii elektrycznej w sieci, gdzie technologie akumulatorowe są niewystarczające. Wodór przechowywany w zbiornikach lub systemach gazowych może być przekształcany z powrotem w energię elektryczną za pomocą technologii ogniw paliwowych.

W przemyśle wodór może zastąpić paliwa kopalne w różnych procesach. Na przykład w produkcji stali może być wykorzystywany do redukcji żelaza. Wodór jest również wykorzystywany w produkcji amoniaku, polimerów, materiałów wybuchowych, a nawet w przemyśle spożywczym do utwardzania tłuszczu w produkcji margaryny. Na całym świecie prowadzone są projekty pilotażowe mające na celu przetestowanie spalania wodoru jako substytutu węgla.

Elektroliza jest kluczowym procesem zrównoważonej produkcji wodoru, polegającym na rozszczepianiu wiązań chemicznych między wodorem i tlenem w wodzie przy użyciu stałego prądu elektrycznego. Gdy energia elektryczna wykorzystywana w elektrolizie pochodzi ze źródeł odnawialnych, otrzymany wodór nazywany jest „zielonym” wodorem. Metoda ta jest uważana za najbardziej obiecującą pod względem redukcji emisji w przyszłości.

Wyzwania biznesowe

Jako producent zielonego wodoru należy wykazać, że proces jego produkcji oraz zastosowane technologie są zgodne z wieloma normami i regulacjami, w tym z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/2413 z dnia 31 października 2023 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (RED III). Dyrektywa ta wprowadza bardziej wymagające cele w zakresie wykorzystania odnawialnych źródeł energii, w tym paliw odnawialnych pochodzenia niebiologicznego, takich jak zielony wodór. Obejmuje to spełnienie bardziej rygorystycznych wymagań dotyczących zrównoważonego rozwoju i redukcji emisji gazów cieplarnianych, które są kluczowe dla certyfikacji wodoru jako „zielonego”.

Konieczne jest również dostosowanie do unijnych celów klimatycznych określonych w Europejskim Zielonym Ładzie oraz w Fit for 55, które zakładają zwiększenie udziału wodoru w transformacji energetycznej. Regulacje takie jak Rozporządzenie Delegowane Komisji (UE) 2021/2139, dotyczące zrównoważonych inwestycji zgodnych z taksonomią, również wpływają na konieczność dostosowania technologii i procesów produkcyjnych do określonych standardów środowiskowych.

W obliczu tych wymagań producenci zielonego wodoru muszą sprostać dodatkowym wyzwaniom, takim jak skalowanie produkcji, które wymaga dużych nakładów finansowych na rozwój elektrolizerów i odnawialnych źródeł energii. Wysokie koszty produkcji stanowią poważną barierę rynkową, co wymusza konieczność innowacji technologicznych w celu ich obniżenia. Jednocześnie brak rozwiniętej infrastruktury – magazynowania, transportu i dystrybucji wodoru – utrudnia jego integrację z kluczowymi sektorami, takimi jak przemysł czy transport.

Jak możemy pomóc?

TÜV SÜD Polska jest globalnym liderem w zakresie bezpieczeństwa i zapewnienia jakości, który wspiera gospodarkę wodorową kompleksowymi usługami w całym łańcuchu wartości. Zapewniamy bezpieczne i efektywne wdrażanie technologii wodorowych od ekspertyzy po certyfikację. Europejska wizja gospodarki opartej na wodorze napędza znaczące inwestycje w badania, infrastrukturę i rozwój rynku.

Nasze usługi

1. Ekspertyza

• Analiza potrzeb - TÜV SÜD może pomóc w określeniu konkretnych wymagań dotyczących technologii wodorowych
• Definicja norm - pomoc ekspertów w zrozumieniu i zastosowaniu odpowiednich norm branżowych
• Usługi eksperckie - dostęp do specjalistycznej wiedzy i umiejętności doświadczonych profesjonalistów TÜV SÜD.

2. Dokumentacja i zgodność

• Weryfikacja dokumentacji technicznej, czy spełnia wszystkie niezbędne wymagania.

3. Weryfikacja wymagań

• Wymagania środowiskowe - weryfikacja, czy projekt spełnia przepisy dotyczące ochrony środowiska i cele zrównoważonego rozwoju.
• Wymagania budowlane - weryfikacja zgodności z przepisami budowlanymi i normami bezpieczeństwa.
• Wymagania techniczne - weryfikacja, czy projekt jest zgodny z odpowiednimi specyfikacjami technicznymi.
• Wymagania dotyczące infrastruktury - weryfikacja adekwatności i zgodność infrastruktury wspierającej.

4. Nadzór

• Prace przygotowawcze – weryfikacja dokumentacji, planowanie harmonogramu, organizacja terenu budowy oraz wsparcie w uzyskaniu niezbędnych zezwoleń.
• Prace budowlane – kontrola jakości i postępu robót, koordynacja podwykonawców oraz nadzór nad przestrzeganiem przepisów BHP.
• Prace operacyjne – przygotowanie dokumentacji powykonawczej oraz wsparcie w uruchomieniu i utrzymaniu obiektu.

5. Certyfikacja

Uzyskanie niezbędnych zatwierdzeń i certyfikatów dla części wodorowych, systemów zbiorników lub pojazdów zgodnie z międzynarodowymi normami.

• Certyfikat Green Manufacturer
• Certyfikat GreenHydrogen (CMS70)
• Low carbon hydrogen certification (CMS77)
• Certyfikat wytwarzania energii elektrycznej z wodoru w wysokosprawnej kogeneracji (CHP H2, Dyrektywa 2021/2017/UE)
• Świadectwo pochodzenia wodoru (CertifHy)

6. Studia wykonalności

Oferujemy kompleksowe opracowanie studiów wykonalności, obejmujące:

• Analizę rynku i technologii – badanie konkurencji, produktów, usług oraz dostępnych rozwiązań technologicznych.
• Wskazanie optymalnego rozwiązania – identyfikacja najlepszego wariantu z uzasadnieniem jego wyboru.
• Analizę finansową – ocena nakładów (CAPEX), kosztów operacyjnych (OPEX), wskaźników efektywności (IRR, NPV).
• Analizę ryzyka – identyfikacja ryzyka oraz opracowanie modelu zarządzania nimi.

7. Analiza systemów

Ocena bezpieczeństwa projektów systemów i komponentów przy użyciu metod takich jak FEM (metoda elementów skończonych), ATEX (atmosfery wybuchowe) i HAZOP.

8. Testy laboratoryjne

Dostęp do szeregu testów przeprowadzanych w akredytowanych laboratoriach, w tym:

• Analiza materiałów
• Testy ciśnieniowe i szczelności
• Testy trwałości i wytrzymałości
• Testy balistyczne
• Testy odporności ogniowej

Przyspiesz swój sukces

Z TÜV SÜD jako partnerem, możesz śmiało korzystać z możliwości oferowanych przez technologie wodorowe. Zapewniamy specjalistyczną wiedzę techniczną i wsparcie regulacyjne, których potrzebujesz, aby szybko i skutecznie wprowadzić swoje projekty na rynek, napędzając Twoją firmę w kierunku zrównoważonej przyszłości.

Skontaktuj się z ekspertem TÜV SÜD już dziś, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak nasze usługi mogą pomóc Ci osiągnąć cele związane z wodorem.

Paweł Piotrowicz

[email protected]

+48 509 650 889