WODÓR - PIERWIASTEK PRZYSZŁOŚCI

Wodór jest najlżejszym gazowym pierwiastkiem chemicznym, który tworzy większość istniejącego Wszechświata. Jest to paliwo, które zasila nasze Słońce, a także trzeci najpowszechniej występujący pierwiastek na Ziemi. Spotkać go możemy w wielu otaczających nas substancjach: jako element wody, paliw kopalnych czy też substancji chemicznych (zasad, kwasów i alkoholi). Ze względu na jego wysoką reaktywność rzadko występuje jednak jako pojedyncza cząsteczka, gdyż szybko tworzy wspomniane związki chemiczne.

Wodór w postaci cząsteczkowej (H₂) jest substancją neutralną środowiskowo. Nie generuje żadnych toksycznych związków, jest bezwonny, a jego uwalnianie i utlenianie (spalanie) nie powoduje powstawania żadnych szkodliwych emisji, gdyż produktem spalania tego paliwa jest H₂O, czyli woda.

Słowo „paliwo” zostało użyte nieprzypadkowo, gdyż obecnie to właśnie w wodorze – ze względu na jego własności – upatruje się przyszłości energetyki. Jego wykorzystanie wydaje się nieuniknione, jeśli chcemy przejść na gospodarkę nisko- bądź zeroemisyjną. H₂ jest nie tylko przyjazny dla środowiska, ale i wysokoenergetyczny. Z powodzeniem konkurować może z innymi paliwami i alternatywnymi metodami przechowywania energii (np. baterie Li-ion). Można go zarówno spalać (np. w silnikach z zapłonem iskrowym), jak i wydajnie przetwarzać na energię elektryczną i ciepło  z wykorzystaniem ogniw paliwowych, a poprzez jego produkcję w procesie elektrolizy możemy tymczasowo magazynować energię z niesterowalnych źródeł OZE.

Technologie wytwarzania i wykorzystywania wodoru znane są od dawna: wykorzystywany był on m. in. w sterowcach (jako gaz lżejszy od powietrza), a obecnie spotkać go możemy chociażby w rafineriach (gdzie produkowany jest z węglowodorów i następnie wykorzystywany w procesie hydrokrakingu) czy elektrowniach (chłodziwo do generatorów). Produkcja wodoru na skalę przemysłową opierała się jednak dotychczas głównie o wodór „brudny”, gdyż pochodzący z paliw kopalnych i niestety nie będący wolnym od szkodliwych emisji (ze względu na jego proces produkcji).

Elektroliza i ogniwa paliwowe, które służą przetwarzaniu tzw. „zielonego” wodoru, są technologiami stosunkowo nowymi i dotychczas nie używanymi na taką skalę, której wymaga transformacja energetyczna (jedno z pierwszych znaczących zastosowań ogniw paliwowych to program Apollo w latach 60. XX wieku i zasilanie nimi statków kosmicznych). W związku z tym na drodze do neutralności klimatycznej zmierzyć się musimy z rozmaitymi problemami, takimi jak ograniczona żywotność i trwałość ogniw paliwowych, wydajność i sprawność elektrolizerów, a także problemy wynikające z samej natury wodoru, gdyż – jak każda istniejąca substancja – nie jest ona wolna od cech utrudniających nam życie. Wodór ma niską gęstość, przez co w celu jego wydajnego magazynowania (np. na potrzeby pojazdów elektrycznych czy magazynów energii) należy stosować wysokie ciśnienia, a proces przygotowania paliwa staje się wysoce energochłonny. Wodór ma również skłonności do ulatniania się ze zbiorników (jego cząsteczki są mniejsze niż cząsteczki, z których buduje się zbiorniki) i korodowania substancji, z którymi ma kontakt (tzw. korozja wodorowa).

Wierzymy jednak, że przy odpowiednim zaangażowaniu i wysiłku ze strony nauki, władz i przemysłu doprowadzimy poprzez technologie wodorowe do dekarbonizacji gospodarki. Wprowadzenie zielonego wodoru na dużą skalę i szeroko pojęta gospodarka wodorowa to ambitny cel, w którego osiągnięcie aktywnie angażuje się PKP Energetyka.

Źródło: Shunlongwei Co. Ltd

WODÓR W STRATEGICZNEJ WIZJI PKP ENERGETYKA

Strategia 2030 Grupy Kapitałowej PKP Energetyka zakłada, że do 2030 roku dzięki realizacji programu Polska Zielona Kolej polska kolej opierać się będzie w 85% o źródła OZE, a nasza firma będzie neutralna klimatycznie. W oparciu o założenia Strategii oraz inicjatywy Centrum Efektywności Energetycznej Kolei (CEEK) planujemy intensywne inwestycje w rozproszone źródła energii odnawialnej. Rozwój OZE w połączeniu z poprawą efektywności energetycznej i odpowiedzialnym zarządzaniem energią doprowadzi do tego, że emisje zostaną znacząco ograniczone, a część infrastruktury kolejowej stanie się samowystarczalna energetycznie. Na kolei mamy wiele miejsc, gdzie można instalować np. fotowoltaikę: dysponujemy gruntami, a także dachami dworców, podstacji i innych budynków kolejowych. Dodatkowo, powstawanie źródeł OZE w poblizu miejsca konsumpcji energii pozwoli na jej maksymalnie efektywne wykorzystanie w związku z ograniczeniem strat przesyłowych.

Zielona Kolej:

Źródło: Opracowanie własne

Wierzymy, że to ambitne zadanie zrealizujemy dzięki szerokiemu wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii (OZE), których implementację na dużą skalę umożliwiać nam będą magazyny energii Li-ion oraz technologie wodorowe. Dzięki naszym działaniom chcemy z jednej strony zadbać o dobro środowiska, które jest ogromną wartością dla każdego z nas, jak i stać się nowoczesnym przedsiębiorstwem, które stoi w forpoczcie rozwoju technicznego, stanowi wzorzec dla innych i może czerpać korzyści z zaimplementowanych przewag konkurencyjnych.

Źródło: Opracowanie własne

H₂ W KAŻDYM SEGMENCIE DZIAŁALNOŚCI SPÓŁKI

Poniżej przedstawiamy prowadzone przez nas inicjatywy wodorowe, które mają na celu wdrożenie rozwiązań wodorowych w każdym segmencie działalności GK PKP Energetyka:

Źródło: Opracowanie własne

Dystrybucja i Obsługa:

W ramach segmentu Dystrybucja i Obsługa integrujemy rozwiązania wodorowe z naszą siecią dystrybucyjną i podstacjami trakcyjnymi, które stanowią jej kluczowe elementy. Powstanie magazynów wodoru, które pozwalałyby na magazynowanie nadmiarowej energii z OZE, pozwoliłoby na zwiększenie nasycenia sieci niesterowalnymi źródłami odnawialnymi i w perspektywie roku 2030 umożliwiło osiągnięcie zasilania kolei w 85% z OZE.

Źródło: HDF Energy Hydrogen Power Company

Aktualnie prowadzimy budowę pierwszego magazynu wodoru na naszej podstacji w Garbcach, gdzie wcześniej powstał już litowo-jonowy magazyn energii. Powstanie tego typu hybrydowego układu skutkować będzie maksymalną elastycznością energetyczną podstacji, możliwością wprowadzenia dodatkowej energii z projektowanej instalacji PV o mocy ok. 160 kWp, a także ograniczy koszty związane z dostarczaniem energii z sieci Tauron.

Obrót i Paliwa:

W ramach segmentu Obrót i Paliwa planujemy wdrożyć kompletny łańcuch dostaw paliwa wodorowego na potrzeby kolejnictwa.

Źródło: Opracowanie własne

Nasze działanie wiąże się oczywiście ze Strategią 2030 i ma na celu dekarbonizację sektora kolejowego na następujących płaszczyznach:

a) na niezelektryfikowanych liniach kolejowych, na których natężenie pociągów jest stosunkowo niskie, zasadne jest wykorzystywanie pociągów wodorowych (z racji gęstości energii wodoru i ograniczonej opłacalności inwestowania w infrastrukturę elektroenergetyczną). Polska kolej jest niezelektryfikowana w 36%. Zastąpienie wodorem pochodzącym z naszych stacji tankowania napędu opierającego się o silniki diesla uczyni wspomniane połączenia kolejowe konkurencyjnymi oraz przyjaznymi środowisku 

 

Źródło: Siemens AG

b) na terenie przemysłowych i intermodalnych terminali przeładunkowych, gdzie wykorzystanie trakcji elektrycznej jest skomplikowane (i wręcz niemożliwe), zasadne jest wyposażenie lokomotyw manewrowych w bezemisyjny napęd wodorowy; rozwiązanie to, zasilane z naszych stacji tankowania H₂, w połączeniu z bateriami i silnikami elektrycznymi nie tylko zapewni lokomotywie wymagane parametry techniczne oraz wysoką sprawność, ale i będzie bezemisyjne

Źródło: PESA Bydgoszcz

Usługi:

W ramach segmentu Usługi planujemy wdrożyć napęd wodorowy na pokładzie naszych lokomotyw i drezyn sieciowych. Zastąpienie napędu dieslowskiego wodorem pozytywnie wpłynie zarówno na jakość świadczonych usług, ich ekologiczność, a także warunki pracy załogi sieciowej. Wywrze to również korzystny efekt wizerunkowy.