Jak zapewnić dystrybucję wodoru (H2) dla zdekarbonizowanego sektora transportu towarowego?

Dla największych gospodarek świata  jako wkład w osiągnięcie zobowiązań podjętych na COP21 olej napędowy jest w odwrocie, z dwóch głównych powodów: 1) koniec zasobów paliw kopalnych 2) pilność przeciwdziałania zmianom klimatu. Jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań dekarbonizacji transportu jest zastosowanie wodorowych ogniw paliwowych. Jednak, aby wesprzeć tę inicjatywę konieczne będzie znaczne zwiększenie poziomu wytwarzania wodoru, zwłaszcza jeśli chodzi o zielony wodór, którego produkcja jest dziś znikoma. Ponadto sieci dystrybucji wodoru są obecnie bardzo ograniczone. Tutaj zamiast tradycyjnej krajowej lub międzynarodowej struktury, rozwiązaniem może być sieć lokalnych węzłów. 

Dekarbonizacja sektora drogowego transportu towarowego ma kluczowe znaczenie dla transformacji energetycznej

Według Eurostatu i OECD przewiduje się, że w latach 2015-2050 transport drogowy w Europie wzrośnie o 82%. Trzeba będzie znaleźć rozwiązania, które pozwolą zarządzać tym wzmożonym natężeniem ruchu na naszych drogach. Kluczową kwestią jest poziom emisji zanieczyszczeń, które może on generować. Poza zatłoczeniem spowodowanym ilością pojazdów, jedną z ważnych kwestii do rozwiązania jest ograniczenie emisji GHG (gazów cieplarnianych = CO2) i zanieczyszczeń powietrza związanych z transportem. Szacuje się, że 8-10% emisji gazów cieplarnianych jest spowodowane specyficzną działalnością transportu towarowego.

Chcąc zrealizować cele porozumienia COP21 rezygnacja z pojazdów zasilanych olejem napędowym jest niezbędna zarówno w Europie, jak i na całym świecie. W przypadku samochodów osobowych rozwiązania takie jak silniki elektryczne lub napęd gazem ziemnym mogą stanowić dużą część rozwiązania. Jednak w przypadku ciężkich ciężarówek jest to mało prawdopodobne. Wodór i takie alternatywy, jak biogaz, biopaliwa oraz częściowo napęd elektryczny, są drogą do celu. Należy jednak podkreślić, że  H2 jest niezbędny do uzupełnienia tych rozwiązań, szczególnie obiecująco wygląda to dla samochodów ciężarowych o dużej ładowności i długich dystansach.

Rzeczywiście wodorowe ogniwa paliwowe są jedną z najbardziej obiecujących opcji dekarbonizacji dla ciężarówek, autobusów i pojazdów użytkowych. Wymagają one znacznie mniejszej ilości pierwiastków ziem rzadkich jako surowców w porównaniu z akumulatorami i silnikami spalinowymi (ICE). Mimo to oferują taki sam zasięg i szybkość tankowania.

Wszyscy główni gracze w branży produkcji samochodów ciężarowych i szeroko pojętym sektorze pojazdów przemysłowych zaczynają inwestować w zrównoważone i możliwe do realizacji rozwiązania. Kluczową częścią tego procesu jest budowa sieci, niezbędnej do tankowania ciężarówek operatorów logistycznych.

W Europie kluczowi gracze zebrali się, aby przeanalizować możliwości budowy sieci  paliw wodorowych. Regiony europejskie współpracują ze sobą, aby stworzyć korytarze H2 na głównych szlakach towarowych. Na przykład Walonia w południowej Belgii współpracuje z Oksytanią w południowo-zachodniej Francji oraz Aragonią i Katalonią w północnej Hiszpanii. Innymi pionierskimi regionami są regiony w przemysłowym sercu Niemiec oraz we wschodniej i środkowej Francji. Producenci ciężarówek i sprzętu, przewoźnicy, dostawcy infrastruktury i inwestorzy infrastrukturalni również tworzą zespoły, które zajmują się tymi zagadnieniami. 

Chęci są i  inwestycje w ogniwa paliwowe również rosną

Kraje również samodzielnie inwestują czas i pieniądze. Na przykład Niemcy zainwestowały ostatnio dziewięć miliardów euro w ramach pakietu stymulacyjnego i zamierzają stać się wiodącym na świecie dostawcą wodoru. Hiszpania planuje do 2030 r. wdrożyć od 5 000 do 7 500 pojazdów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi, przy czym długoterminowy plan działania (do 2050 r.) zakłada łączne nakłady inwestycyjne wynoszące dziewięć miliardów euro. Inne kraje przodujące w tej dziedzinie to Japonia, Korea Południowa, Stany Zjednoczone i Chiny. 

Poziom inwestycji jest znacznie wyższy od tego obserwowanego w ciągu poprzednich dziesięciu lat, kiedy to inwestycje osiągnęły nie więcej niż 800 mln euro dla wszystkich krajów łącznie. To wyraźna zmiana skali i ambicji. 

Entuzjazm ten podzielają podmioty przemysłowe z innych sektorów, dążące do dekarbonizacji transportu za pomocą wodorowych ogniw paliwowych. Planów, zapowiedzi i inwestycji jest mnóstwo. Przykłady z branży transportowej (lotniczej, morskiej i kolejowej) są zbyt liczne, by je wszystkie wymienić, a należą do nich Airbus w przypadku samolotów, Samsung Heavy Industries w przypadku statków oraz francuski narodowy operator kolejowy SNCF w przypadku pociągów napędzanych wodorem. 

Jak będzie produkowany wodór?

Kolejna kwestia, która pozostaje do rozwiązania dotyczy produkcji i dystrybucji wodoru. Zmniejszenie szkodliwych emisji poprzez eksploatację ciężarówek napędzanych wodorem rozwiązuje tylko część problemu, jeśli produkcja H2 sama w sobie jest źródłem zanieczyszczeń. 

Wodór jest klasyfikowany według kodów kolorystycznych, od białego (naturalnie występujący i prawie niemożliwy do wychwycenia) do szarego. Szary wodór pochodzi z zasobów kopalnych, a proces jego produkcji emituje CO2.

Czystszym sposobem produkcji wodoru jest proces zwany elektrolizą wody – wykorzystujący energię elektryczną do rozkładu H20 na gazowy wodór i tlen. Gdy jest on produkowany przy użyciu energii elektrycznej, wytwarzanej ze źródeł odnawialnych, jest klasyfikowany jako zielony wodór, który obecnie stanowi około jednego procenta produkcji wodoru.

Opracowanie najbardziej odpowiedniej infrastruktury dystrybucyjnej

Jednym z najbardziej problematycznych aspektów pozostają koszty dystrybucji. Gaz ten jest tak lekki, że przechowywanie, sprężanie i przesyłanie go wymaga solidnej i dobrze zaplanowanej infrastruktury. Bez masowego wdrożenia sieci paliw wodorowych, powszechne wykorzystanie tej technologii w ciężarówkach będzie niemożliwe. 

Obecny sposób myślenia o produkcji, przechowywaniu i dostarczaniu wodoru prowadzi do dwóch możliwych rozwiązań. Wodór mógłby być produkowany centralnie w dużym zakładzie produkcyjnym, a następnie transportowany do stacji paliw, w sposób podobny do stosowanego obecnie w przypadku oleju napędowego. Taka skala zakładu produkcyjnego jest korzystna pod względem kosztów, ale należy również uwzględnić koszty transportu. Można by zbudować rurociągi lub wykorzystać ciężarówki do dostarczania, ale wiązałoby się to z ryzykiem emisji kolejnych zanieczyszczeń. 

Alternatywnie wodór można by produkować w mniejszych zakładach, np. przy użyciu paneli słonecznych, na potrzeby własne. Koszty są niskie i nie można ich skalować. Z drugiej strony, koszty transportu zostałyby wyeliminowane. 

Rozwój lokalnych węzłów jako kluczowy element sieci H2

Częściowo zdecentralizowane rozwiązanie mogłoby obniżyć koszty produkcji, a jako bonus zapewnić znaczne korzyści dla środowiska. Opiera się ono na koncepcji hubów produkcji wodoru przy magazynach logistycznych, gdzie wytwarzany byłby ekologiczny wodór z paneli słonecznych. Jest to rozwiązanie, do którego FM Logistic podchodzi z entuzjazmem i które bada poprzez swoje projekty wodorowe H2 Hub project .     

Ze względu na dużą powierzchnię dachów magazyny są idealnym miejscem do produkcji bezemisyjnej energii z paneli słonecznych. Obiekty logistyczne są węzłami komunikacyjnymi i centrami dystrybucji, z ciągłymi przyjazdami i wyjazdami pojazdów, łączącymi je z miejscami bliskimi i dalekimi. Wykorzystując je, można by stworzyć sieć stacji produkcji wodoru, przy czym jedna główna stacja zasilałaby stacje pomocnicze. Model ekonomiczny analizowany przez FM Logistic opiera się na zaopatrywaniu nie tylko ciężarówek dalekobieżnych, ale także szerszej gamy pojazdów, służącym lokalnym  społecznościom. 

To przyszłościowe podejście pokazuje, że FM Logistic już teraz znajduje rozwiązania ułatwiające przejście na zieloną energię, poprzez dekarbonizację transportu za pomocą wodorowych ogniw paliwowych. Finalnie, konieczna jest współpraca z klientami i OEM, aby uzyskać dostęp do ciężarówek i być gotowym do testowania inicjatyw.