dr Adam Lewandowski, dr Andrzej Wartecki
Ekonomiczne oraz ekologiczne aspekty zielonego wodoru - część 2
2. Wybrane zagadnienia z zakresu ekonomiki technologii wodoru
Według nowego raportu Międzynarodowej Rady ds. Czystego Transportu (International Council on Clean Transportation), cena wodoru produkowanego z energii wytwarzanej z OZE może spaść prawie o połowę do 2050 r. w Europie i USA.
W jednym z trzech scenariuszy założono, że elektrolizery są podłączone do sieci i wytwarzają wodór przy 100 proc. współczynniku wykorzystania mocy produkcyjnych elektrolizerów, mediana cen zielonego wodoru w USA ma spaść z obecnych 8,81 dolarów/kg do 5,77 dolarów/kg do 2050 r. oraz z 13,11 dolarów/kg do 7,69 dolarów/kg w Europie. Natomiast minimalna cena w Europie spadnie 4,83 dolarów/kg obecnie do 3,21 dolarów/kg do 2050 r., a w Stanach Zjednoczonych spadek ten wyniesie 1,91 dolara (z 6,06 dolarów/kg obecnie do 4,15 dolarów/kg do 2050 r.). Jeśli elektrolizer jest podłączony do sieci, zakłada się, że firma zawarłaby długoterminowe umowy na zakup zielonej energii albo z zakładem użyteczności publicznej, albo bezpośrednio z wytwórcami. Szacuje się, że cena energii elektrycznej, którą firma zapłaci, jest sumą ceny produkcji oraz opłat za przesył i dystrybucję.
Drugi scenariusz zakłada, że elektrolizery są bezpośrednio połączone z elektrowniami wytwarzającymi energię z OZE. Oznacza to, że nie ma kosztów przesyłu i dystrybucji, ale istnieje ograniczenie produkcji związane z mocą źródła dostarczającego energię. Dla tej opcji mediana cen zielonego wodoru w USA spadłaby z 10,61 dolarów/kg (obecnie) do 5,97 dolarów/kg (do 2050 r.), a cena minimalna zanotowałaby spadek z 4,56 dolarów/kg do 2,44 dolarów/kg. W Europie oczekuje się, że cena minimalna będzie jeszcze niższa i wyniesie 2,23 dolarów/kg do 2050 r., z obecnie 4,06 dolarów/kg, a median cen spadnie z 19,23 dolarów/kg do 10,02 dolarów/kg.
W trzecim scenariuszu elektrolizery są podłączone do sieci, ale zakłada się, że działają one jedynie jako aktywa równoważące obciążenie lub realizują funkcję magazynowania energii i ich czas pracy wynosi średnio 4 godziny na dobę. Planuje się, że w czasach wysokiej produkcji energii ze źródeł odnawialnych jej część będzie musiała zostać ograniczona do zera. Oznacza to, że liczba godzin dziennie, przez które byłaby dostępna, różniłaby się znacznie w zależności od lokalizacji i czasu. Wobec braku modelu, który mógłby uchwycić rynkowe zachowanie sieci przesyłowej, zakładany jest stały 4 godziny dziennie dostęp. Nadmienić trzeba, że koszt budowy instalacji o mocy 7–11 MW zmieniał się w przedziale 34,4–44,7 mln zł. Natomiast roczne koszty operacyjne eksploatacji instalacji o mocy 7–11 MW zmieniały się w przedziale 1,19–1,4 mln zł.(5 06 2022). Uwaga do wyprodukowania 1 kg wodoru niezbędne są: - 9 litrów wody, - 50 kWh energii elektrycznej. Podkreślić należy, że 1 kg wodoru zawiera 3 razy więcej energii niż litr benzyny. Wodór można magazynować bez strat przez długi czas, to rewolucja dla nowoczesnej energetyki. Koszt produkcji 1 kg. zielonego wodoru w 2021 r w wybranych krajach: - w UE według mediany około 6,3 EUR/kg, - w Portugalia i Hiszpania wyniosły 2,9 EUR/kg, - w Polsce ponad 5 EUR/kg.
Szacunkowe koszty zużycia wybranych rodzajów zasilania samochodów na 100 km. przedstawia tabela 1 oraz graficznie rycina 1.
Rycina 1 Koszt przejechania 100 km.
Źródło: Tabela 1.
Wnioski:
1. Przejechanie 100 km samochodem osobowym zasilanym wodorem kosztuje 67,86 zł.
2. Najtańszym rodzajem zasilania (100 km.) jest LPG. W tym przypadku koszt ten wynosi 25,20 zł.
3. Stosunkowo wysoka cena produkcji wodoru wynika przede wszystkim z wysokiej ceny energii elektrycznej i źródeł jej pozyskiwania.
Podkreślić należy, że w przypadku wodoru do produkcji 1 kg. potrzeba:
- 50 kWh energii elektrycznej – koszt 61,5 zł. (przy cenie 1,23 zł. za 1 kWh),
- 9 litrów wody – koszt 0,045 zł. (przy cenie średniej 5 zł. za m3).
Powyższe dane obrazują wyzwania związane z kosztami produkcji i użytkowania wodoru jako paliwa. Wysoka cena energii elektrycznej ma kluczowy wpływ na opłacalność wodoru, mimo jego wysokiej wartości energetycznej i potencjalnych korzyści dla magazynowania energii.
Kalkulacje kosztowo - cenowe produkcji 1 kg wodoru przedstawia tabela 2 oraz rycina 2.
Tabela 2. Koszt produkcji 1 kg wodoru z wybranych źródeł energii elektrycznej.
Rycina 2. Szacunkowe koszt produkcji 1 kg wodoru z wybranych źródeł energii elektrycznej.
Żródło: Tabela 2.
Wnioski:
1. W przypadku wykorzystania paneli słonecznych oraz gazu ziemnego szacunkowy koszt produkcji 1 kg wodoru wynosi około 12 zł. Obecnie jest to najbardziej realistyczne rozwiązanie dla Polski.
2. Docelowo najtańszym źródłem energii do produkcji wodoru będą elektrownie atomowe.
3. Produkcja zielonego wodoru wymaga znacznych zasobów wody, których dostępność może być ograniczona.
Przykładowo, największy na świecie elektrolizer PEM (Proton Exchange Membrane) w Kanadzie produkuje dziennie 8,2 t wodoru, co wiąże się z dziennym zużyciem 73 800 litrów wody (około 15 cystern o pojemności 5000 litrów każda). Prognozy wskazują, że do 2050 r. wartość krajowego rynku wodoru w Kanadzie osiągnie poziom 40 mld USD. Dzięki temu uniknie się emisji 27 tys. ton CO2 rocznie, co odpowiada emisji generowanej przez 10 tys. samochodów.
W Polsce prognozuje się znaczny spadek cen wodoru w ciągu najbliższych 2–3 lat. Obecnie 50% produkowanego wodoru pochodzi z gazu ziemnego, 30% z paliw płynnych, 20% z węgla, a jedynie 4% z elektrolizy wody. Koszt zielonego wodoru nadal pozostaje wysoki, głównie ze względu na ceny energii elektrycznej (np. ENEA: 1,1 zł/kWh).
Wymiar ekologiczny produkcji zielonego wodoru jest istotny dla redukcji emisji CO2. W przypadku nowych samochodów przewiduje się zmniejszenie emisji CO2 z poziomu 122 g/km (2022 r.) do około 60 g/km w 2030 r., co oznacza ponad dwukrotną redukcję. Transport drogowy odpowiada za 71% emisji w sektorze transportu, co stanowi 1/4 całkowitej emisji CO2 w UE (2019 r.). Dane Europejskiego Stowarzyszenia Producentów Pojazdów (ACEA) wskazują, że w Polsce w 2024 r. zarejestrowanych było 26 457 659 samochodów, które potencjalnie emitują łącznie 3 227 ton CO2 na każdy przejechany kilometr.
W ramach Krajowego Planu Odbudowy (KPO) przewidziano znaczną pomoc finansową na zieloną transformację. W komponencie B "Zielona energia i zmniejszenie energochłonności" (część grantowa) zabezpieczono:
- 3,7 mld zł na rozwój odnawialnych źródeł energii,
- 17,3 mld zł na czyste powietrze i efektywność energetyczną,
- 3,6 mld zł na rozwój technologii wodorowych i innych gazów zdekarbonizowanych,
- 0,9 mld zł na wsparcie gospodarki wodno-ściekowej na obszarach wiejskich.
W części pożyczkowej przewidziano dodatkowe 51,6 mld zł, co oznacza, że na zieloną transformację przeznaczono łącznie 37% środków z KPO.
W ramach funduszy europejskich na lata 2021–2027 dla Wielkopolski przewidziano 2,15 mld euro, z czego 331,1 mln euro na Priorytet 2 "Zielona Wielkopolska". W jego ramach wspierane będą projekty dotyczące:
- efektywności energetycznej,
- rozwoju odnawialnych źródeł energii,
- adaptacji do zmian klimatu,
- zrównoważonej gospodarki wodnej,
- gospodarki o obiegu zamkniętym,
- bioróżnorodności.
Projekty dotyczące działania 02.07 poddane są ocenie według kryteriów ogólnych takich jak: formalnych, merytorycznych, negocjacyjnych, rozstrzygających. Proces oceny projektów zamyka stosowna uchwała o przyznaniu środków finansowych. Uwaga: poziom dofinansowania dla wybranych projektów w Wielkopolsce wynosi 70%.
cdn.
O autorach:
dr Adam Lewandowski MBA – Uniwersytet WSB Merito w Poznaniu, Wiceprezes Zarządu Polskiej Izby Wodoru, ekspert Związku Miast Polskich, autor i współautor wielu publikacji związanych z relacjami samorząd terytorialny, a małe i średnie przedsiębiorstwa, ekonomiką energetyczną, AI w administracji, partnerstwa publiczno–prywatnego, współczesnego zarządzania kryzysowego i bezpieczeństwa.
dr Andrzej Wartecki – Społeczna Akademia Nauk Uczelnia Wyższa SAN, autor i współautor wielu publikacji dotyczących zagadnień współczesnej ekonomii, funkcjonowania małych i średnich przedsiębiorstw, organizacji sportowych, współczesnego zarządzania kryzysowego i bezpieczeństwa.
