Wodór z darmowego prądu: Polska otwiera drzwi do zielonej rewolucji

Jasne, oto przepisany artykuł w języku polskim, zgodnie z Twoimi wytycznymi:

Słońce w Polsce w ostatnich dniach daje się we znaki, ale w pozytywnym rozrachunku przekłada się to na znaczną produkcję energii z paneli fotowoltaicznych. O ile sama produkcja jest pożądana, problemem staje się nadprodukcja, która spycha ceny na rynku energii elektrycznej poniżej zera. Nadmiarowej energii nie da się niczym zagospodarować, co prowadzi do sytuacji, w której dopłacamy do jej eksportu. Czy nie lepszym rozwiązaniem byłoby wykorzystanie tej darmowej energii do produkcji wodoru?

W ostatnich latach obserwujemy lawinowy rozwój odnawialnych źródeł energii (OZE) w Polsce, w dużej mierze dzięki funduszom unijnym. Analizując dane do kwietnia bieżącego roku, moce zainstalowane w OZE wzrosły o 193% w ciągu zaledwie pięciu lat. Fotowoltaika zanotowała imponujący wzrost na poziomie 461%, a energetyka wiatrowa 69%. Obecnie coraz wyraźniej widać, że tempo rozwoju mogło być zbyt agresywne. W efekcie, coraz częściej mamy do czynienia z nadmiarem produkowanej energii.

Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE) w tym roku niemal codziennie musiały stosować nierynkowe redysponowanie instalacji OZE. Łatwiej jest wskazać dni, w których przynajmniej przez godzinę nie wprowadzano ograniczeń w działaniu farm wiatrowych lub fotowoltaicznych, niż te, w których takie ograniczenia nie wystąpiły. W czerwcu brak ograniczeń odnotowano jedynie 2, 5, 10 i 11 dnia miesiąca. W maju instalacje mogły pracować bez przeszkód tylko przez 7, 8, 13, 18 i 29 dni. W kwietniu sytuacja wyglądała jeszcze gorzej – swobodne działanie miało miejsce tylko 8 i 14 kwietnia. W przypadku OZE trudnością jest precyzyjne prognozowanie przyszłej produkcji energii, co zmusza do polegania na mniej elastycznych, tradycyjnych źródłach energii, takich jak węgiel czy gaz.

Dalszy ciąg artykułu pod materiałem wideo Baltica 2 wchodzi w fazę budowy na morzu

Ujemne ceny prądu – co to oznacza dla systemu?

W środę, 24 czerwca, ceny na rynku bilansującym w godzinach 11:00-15:00 były ujemne. Podobna sytuacja miała miejsce 20 czerwca, kiedy to ujemne ceny obowiązywały od 13:00 do 15:30. Czy użytkownicy systemu energetycznego powinni się cieszyć, skoro producenci energii dopłacają im do zużycia?

Po pierwsze, należy zaznaczyć, że ujemne ceny dotyczą odbiorców korzystających z liczników 15-minutowych, czyli tych z taryfami dynamicznymi, a nie stałych kontraktów rocznych czy miesięcznych. Po drugie, z perspektywy całego systemu energetycznego, sytuacja ta nie stanowi powodów do radości, ponieważ generuje koszty związane z eksportem nadwyżkowej energii. Ktoś musi tę energię odebrać. Nawet jeśli odbiorcy z taryfami dynamicznymi skorzystają na ujemnych cenach, koszty te zostaną w ostatecznym rozrachunku przerzucone na wszystkich użytkowników, na przykład poprzez wyższe opłaty za energię w godzinach szczytu lub podwyższenie opłat dystrybucyjnych.

Nadmiarową energię elektryczną opłacałoby się nawet świadomie marnować. Dr inż. Mirosław Gajer z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie zaproponował, aby w okresach ujemnych cen energii włączać oświetlenie miejskie w ciągu dnia. Miasta mogłyby nawet zyskać na takim rozwiązaniu, pobierając opłatę za zużycie prądu w tym czasie. Zamiast dopłacać do eksportu energii, polskie miasta mogłyby generować przychody.

Przeczytaj również: Odkryto ogromne złoża. To ma być paliwo przyszłości

Potencjalnie istnieje jeszcze jedno interesujące rozwiązanie: **zielony wodór**. Jest to wodór produkowany metodą elektrolizy z wykorzystaniem energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych. W Polsce największym inwestorem w tym sektorze jest Orlen.

Zielony wodór: postępy inwestycyjne Orlenu

Proces elektrolizy, choć kluczowy dla pozyskiwania wodoru z energii elektrycznej, wiąże się ze stratami. W przypadku przemysłowych instalacji opartych na technologii PEM (Proton Exchange Membrane) straty te wynoszą od 20% do 40%. Dodając do tego straty związane ze sprężaniem wodoru (ok. 10%), magazynowaniem (ok. 5%) i przesyłem, całkowite straty energii na etapie produkcji mogą sięgnąć od 35% do 55%. W dalszej kolejności, w ogniwach paliwowych w pojazdach, dochodzi do kolejnych strat rzędu około 50% związanych z produkcją ciepła. Te straty stają się jednak nieistotne, **gdy produkcja wodoru odbywa się wyłącznie w okresach, gdy ceny energii są ujemne lub bardzo niskie.**

Dla przykładu, w czwartek 25 czerwca, już na podstawie wyników aukcji Rynku Dnia Następnego, było wiadomo, że w godzinach 13:00-14:15 ceny energii elektrycznej będą niższe niż 100 zł za MWh. Na rynku bilansującym istniała dodatkowo szansa na wystąpienie cen ujemnych.

— Wraz z rozwojem OZE w Polsce, w tym offshore na Bałtyku, nadwyżki energii elektrycznej będą rosły — informuje dział prasowy Orlenu w odpowiedzi na zapytanie Business Insidera. Spółka podkreśla, że przyczyni się to do rozwoju sektora wodorowego, ponieważ niskie ceny energii, występujące przy nadwyżkach, umożliwią produkcję wodoru po niższych kosztach.

— Kluczowe pozostaje jednak realizowanie inwestycji w sieci elektroenergetyczne oraz system przesyłu wodoru — dodaje dział prasowy koncernu.

Przeczytaj również: Sanok stawia na ciepło z fotowoltaiki i zielony wodór. Nie wyda na to ani złotówki

Podkreślono, że proces rozwoju projektów wodorowych w Grupie Orlen jest zaawansowany i obejmuje różne etapy – od fazy przygotowawczej, przez realizacyjną, aż po operacyjną.

— Obecnie posiadamy dwa huby produkujące wodór – w Trzebini oraz we Włocławku, a także siedem stacji tankowania wodoru – w Poznaniu, Katowicach, Włocławku, Wałbrzychu, Pile, Płocku oraz nowo otwartą stację w Gdyni. Jednocześnie realizujemy kolejne projekty wodorowe, z których część jest w fazie budowy i przygotowania do uruchomienia – przede wszystkim **instalacje produkcyjne wodoru w Gdańsku (elektrolizer o mocy 5 MW na terenie Rafinerii w Gdańsku) oraz w Szczecinie (elektrolizer o mocy 5 MW – umowa z wykonawcą została podpisana w maju bieżącego roku)** — wylicza spółka.

Orlen buduje również infrastrukturę dystrybucyjną – stacje tankowania wodoru w Bielsku-Białej i Gorzowie Wielkopolskim, które mają zostać uruchomione jeszcze w tym roku.

— Pozostałe inwestycje znajdują się w fazie przygotowawczej – obejmującej opracowanie projektów technicznych, uzyskiwanie decyzji środowiskowych i innych pozwoleń, a także wybór wykonawców. Oznacza to, że Orlen konsekwentnie buduje swoje kompetencje i aktywa, dostosowując tempo rozwoju do dynamiki rynku w Polsce — zaznacza spółka.

Czy ujemne ceny prądu zainicjują produkcję wodoru?

Po uruchomieniu farm wiatrowych na Bałtyku i stopniowym wygaszaniu starszych elektrowni węglowych, cały system energetyczny stanie się mniej elastyczny. Ze względu na ograniczone możliwości magazynowania energii, mogą pojawiać się znaczące nadwyżki prądu w okresach silnego wiatru lub intensywnego nasłonecznienia. Czy projekty wodorowe skorzystają na tej sytuacji?

— W kontekście nadpodaży energii elektrycznej i niskich lub ujemnych cen należy przede wszystkim podkreślić, że projekty wodorowe wymagają stabilnego modelu ekonomicznego. Muszą one opierać się na długoterminowych kontraktach, stabilnych ramach regulacyjnych oraz przewidywalnych kosztach energii elektrycznej w całym cyklu życia projektu. Z tego powodu, choć coraz częściej występujące, **godziny z ujemnymi cenami energii nie mogą stanowić dzisiaj podstawy do decyzji o budowie i finansowaniu instalacji produkcji wodoru**, które **muszą pracować przez 20-30 lat, aby zapewnić zwrot dla inwestora** — komentuje spółka.

— Obecnie występujące ujemne lub bardzo niskie ceny energii mają charakter okresowy i punktowy **(kilkadziesiąt do kilkuset godzin rocznie)**, a **przemysłowe instalacje wodorowe wymagają przewidywalnego i powtarzalnego profilu pracy**. W praktyce instalacje wodorowe projektuje się tak, by osiągnąć maksymalnie wysokie wykorzystanie mocy (tzw. współczynnik obciążenia) w oparciu o kontrakty PPA (Power Purchase Agreement), zapewniające dużą podaż energii przez cały czas, a **nie tylko pracę w godzinach, w których cena energii elektrycznej jest niższa**. Dzięki temu **obniża się koszt jednostkowy produkcji wodoru, ponieważ nakłady inwestycyjne rozkładają się na dużą skalę produkcji wodoru** — wyjaśnia spółka.

Zgodnie z tymi informacjami, same nadwyżki energii elektrycznej w szczycie są niewystarczające do zbudowania trwałego modelu biznesowego w skali przemysłowej.

— Warto zaznaczyć, że gdyby nadwyżki energii elektrycznej w sieci były zjawiskiem powszechnym, **byłoby to zauważalne również w średnich rocznych cenach energii elektrycznej w Polsce** — oznajmia dział prasowy paliwowego giganta.

— Pewnym rozwiązaniem tej sytuacji mogłoby być połączenie instalacji do produkcji energii odnawialnej z instalacjami do produkcji wodoru poprzez linię bezpośrednią, tak aby **wyprodukowana energia elektryczna, która nie może zostać wprowadzona do sieci z uwagi na jej nadwyżkowy charakter, mogła zostać przetworzona na wodór**, zmagazynowana i wykorzystana w inny sposób. W tej sytuacji **projekty produkcji wodoru mogłyby pełnić rolę stabilizującą system elektroenergetyczny**, zapewniając wykorzystanie wyprodukowanej energii i ograniczając jej wprowadzanie do sieci — opisuje spółka.

Oznacza to, że ta część instalacji OZE, która otrzymałaby blokadę na produkcję energii w ramach nierynkowej dyspozycji PSE, mogłaby pracować na oddzielnej linii, poza siecią, a z pozyskanej w ten sposób energii elektrycznej powstawałby wodór.

— To rozwiązanie ma jednak istotne ograniczenia związane z **niską efektywnością energetyczną procesów przetwarzania energii elektrycznej w wodór oraz wodoru z powrotem w energię elektryczną**. W przypadku zamiaru dalszego wykorzystania wodoru, ważną kwestią jest jego **transport z lokalizacji produkcji (najczęściej są to obszary nierozwinięte przemysłowo) do miejsc o dużym zapotrzebowaniu (rafinerie, zakłady chemiczne)** — wskazuje Orlen.

Kolejną barierą dla rozwoju rynku jest transport.

— **Transport drogowy wodoru nie jest efektywny kosztowo, a budowa gazociągów wodorowych byłaby kapitałochłonna i czasochłonna.** Ponadto, jeżeli produkcja wodoru miałaby odbywać się tylko okresowo, podczas występowania nadwyżek energii elektrycznej, nie byłaby efektywna ekonomicznie. Dotyczy to również pochodnych wodoru, takich jak amoniak — opisuje dział prasowy koncernu.

— W praktyce skala zjawiska ujemnych lub bardzo niskich cen energii elektrycznej może stanowić potencjał dla obniżania kosztów produkcji wodoru, ale jest wciąż zbyt mała, aby zbudować stabilny model produkcji wodoru na skalę przemysłową — podsumowała spółka.

Straty na elektrolizie będą maleć dzięki postępowi technologicznemu

Jak widać, producenci wodoru niewątpliwie skorzystają na ujemnych cenach energii, jednak występują one zbyt rzadko, aby stanowiły podstawę opłacalności tego biznesu. Koszt instalacji jest zbyt wysoki, by można było je wykorzystywać jedynie sporadycznie. Kluczowym czynnikiem będzie postęp technologiczny i redukcja strat w procesie elektrolizy.

Jednym z rozwiązań już komercyjnie wykorzystywanych jest technologia SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell). Charakteryzuje się ona najwyższą efektywnością przy **stabilnej, długotrwałej pracy** i dostępności ciepła procesowego. W 2025 roku zademonstrowano przemysłowy system SOEC o sprawności zbliżonej do 90-100%. Urządzenie pracuje w temperaturach 700-850°C, a część energii niezbędnej do rozpadu cząsteczki wody dostarczana jest w formie ciepła, zamiast energii elektrycznej.

Dzięki temu koszt energii potrzebnej do produkcji jednostki wodoru **spada o prawie 30% w porównaniu do najpopularniejszej obecnie technologii PEM**.

Liderem we wdrażaniu technologii SOEC jest **duńska firma technologiczna Topsoe**. Spółka uruchomiła już fabrykę zdolną do produkcji elektrolizerów SOEC na skalę przemysłową, co przyczyni się do obniżenia ich ceny. Obraty przedsiębiorstwa przekraczają miliard euro, a marża operacyjna oscyluje między 9 a 10%.

To rozwiązanie wykorzystuje również amerykańska firma Bloom Energy. Koncentruje się ona na ofertach dla hut, rafinerii, przemysłu chemicznego oraz zakładów dysponujących znacznymi ilościami pary technologicznej.

Autor: Jacek Frączyk, redaktor Business Insider Polska

Dziękujemy, że przeczytałaś/eś nasz artykuł do końca. Bądź na bieżąco! Obserwuj nas w Google.

Szczegóły można znaleźć na stronie internetowej : businessinsider.com.pl