Niemiecka Strategia Wodorowa (National Wasserstofstrategie) została zaktualizowana w lipcu 2023 po długich debatach niemieckiego rządu. Zarysowuje ona śmiały plan dotyczący najważniejszych wyzwań związanych z energetyką, dekarbonizacją przemysłu, transportu drogowego i ogrzewania. 

Pomimo silnego poparcia dla zielonego wodoru, strategia ta kontrowersyjnie zezwala na ograniczone użycie wodoru niebieskiego, turkusowego i pomarańczowego. Są to formy wodoru generowane m.in. z paliw kopalnych z wykorzystaniem technologii wychwytywania i magazynowania dwutlenku węgla (CCS) i gazu ziemnego. Takie podejście, choć pragmatyczne, wywołuje krytykę ze strony ekologicznych kręgów ze względu na większą emisyjność związaną z tymi wariantami wodoru.

Strategia stawia ambitny cel co najmniej 10 GW krajowej mocy elektrolizerów do produkcji klimatycznie neutralnego zielonego wodoru do 2030 roku, podwajając początkowy cel 5 GW. Powiększenie tej mocy, według rządu, będzie znaczącym krokiem w kierunku osiągnięcia krajowych celów klimatycznych i ustanowienia Niemiec jako światowego lidera w technologiach wodorowych. W ramach tego jest również planowane utworzenie początkowej sieci rurociągów o długości 1 800 kilometrów do 2027 lub 2028 roku. Warto zauważyć, że budowa 10 GW mocy elektrolizerów nie zaspokoi niemieckich potrzeb zielonego wodoru. Niemiecki rząd prognozuje zapotrzebowanie na wodór na poziomie 95-130 TWh do 2030 roku, co wymaga około 35 GW elektrolizerów, z czego tylko 10 GW ma być w Niemczech. Cel Niemiec polegający na zwiększeniu wykorzystania czystego wodoru do 2030 roku oznacza podwojenie obecnego popytu. Aby go osiągnąć, jest konieczne nie tylko całkowite zastąpienie wszystkich obecnych zastosowań wodoru jego zielonym odpowiednikiem, ale także rozwinięcie nowych zastosowań w sektorach energetyki, przemysłu i transportu w ciągu zaledwie siedmiu lat, co wydaje się trudne do wykonania, biorąc pod uwagę obecne bariery legislacyjne i techniczne.

Wodór w ciepłownictwie

Rola zielonego wodoru, szczególnie gdy produkuje się go z odnawialnej energii elektrycznej, jest często postrzegana jako uniwersalne rozwiązanie dla sektorów o trudnych do redukcji emisjach, takich jak ciężki przemysł i lotnictwo. Niemniej jednak niemiecki pomysł na zastosowanie go w ciepłownictwie jest kontrowersyjne 

Krytycy argumentują, że zastosowanie wodoru w tym obszarze jest nieopłacalne ze względu na jego niską efektywność energetyczną w porównaniu z bezpośrednią elektryfikacją. Systemy oparte na wodorze zwykle wymagają większego wkładu energii ze względu na proces elektrolizy, a także cierpią na straty energii podczas sprężania, transportu i konwersji z powrotem na energię elektryczną. To sprawia, że wodór jest mniej efektywny niż bezpośrednie wykorzystanie energii elektrycznej do ogrzewania, tam gdzie takie technologie są możliwe.

Podejście Niemiec do kwestii wykorzystania wodoru do ogrzewania może być tutaj uznane za błędne. Przede wszystkim, zastosowanie wodoru do ogrzewania wiąże się z wyższymi kosztami systemu energetycznego w porównaniu do alternatywnych technologii, które dostarczają zdekarbonizowane ogrzewanie pomieszczeń i ciepłej wody, takich jak pompy ciepła czy też ogrzewanie miejskie. W badaniu pt. "Planetary boundaries assessment of deep decarbonisation options for building heating in the European Union", opublikowanym w Energy Conversion and Management w 2023 roku, zidentyfikowano silny trade-off dla wodoru, gdzie niebieski wodór jest konkurencyjny cenowo, ale niezwykle niezrównoważony (gdy stosowany do ogrzewania), a zielony wodór jest 2-3 razy droższy niż elektryfikacja, a jednocześnie narusza kilka granic planetarnych. Wnioski z tego badania wskazują, że pompy ciepła i odnawialna energia elektryczna powinny być priorytetem przed ogrzewaniem opartym na wodorze w większości przypadków. Większość tych kosztów wynika z wyższego zapotrzebowania na energię elektryczną dla zielonego wodoru w porównaniu do elektryfikacji za pomocą pomp ciepła. Co więcej, ogrzewanie za pomocą wodoru prowadzi do wyższych kosztów ogrzewania dla konsumentów (uwzględniając koszty początkowe i bieżące systemów ogrzewania). Istnieją pewne niepewności, w jakim stopniu koszty te zmienią się w czasie i jak wpłyną na koszty dla konsumentów, ale dostępne dowody sugerują, że ogrzewanie wodorem będzie droższe dla konsumentów. Wreszcie, ogrzewanie wodorem prowadzi do wyższych skutków środowiskowych, wymaga większej infrastruktury dostaw energii, zużywa więcej zasobów i wymaga więcej ziemi. Niemcy powinny pójść więc śladem Irlandii, która wykluczyła wodór z ogrzewania.

System wsparcia dla wodoru

Szczególnie istotną zmianą w zaktualizowanej strategii jest plan aukcji na roczną instalację 500 MW mocy elektrolizy od 2023 do 2028 roku na produkcję systemowo zgodnego zielonego wodoru. Ruch taki, choć potencjalnie zwiększający elastyczność w transformacji energetycznej, może ograniczyć potrzebę rozbudowy sieci energetycznej. Ponadto strategia nie zawiera szczegółów jak proponowane aukcje offshore i wodoru, mają być przeprowadzane. Może to potencjalnie stworzyć niepewność dla inwestorów i interesariuszy, utrudniając realizację strategii.

Import wodoru

Do 2030 roku Niemcy przewidują, że od 50 do 70% całkowitego popytu na wodór zostanie zaspokojone poprzez import, przy czym ten udział ma wzrosnąć w przyszłości. Silne poleganie na zewnętrznych łańcuchach dostaw może stworzyć podatności i potencjalnie narazić Niemcy na zmienne nastroje polityki międzynarodowej i dynamiki rynkowej, czego kraj ten doświadczył już w związku z uzależnieniem od dostaw rosyjskiego gazu. Należy jednak zaznaczyć, że kraje afrykańskie,  na z którymi współpracę liczą Niemcy, wraz z postępującym wzrostem gospodarczym, będą potrzebowały dodatkowej energii elektrycznej oraz wodoru w pierwszej kolejności do własnego rozwoju. Ponadto import wodoru z odległych krajów bogatych w odnawialne źródła energii, głównie na obszarach pustynnych, musi sprostać podstawowym wyzwaniom technologicznym zarówno w zakresie rurociągów, jak i transportu morskiego, przy czym ten ostatni prawdopodobnie będzie zbyt drogi do 2040 roku, zgodnie z ze stanowiskiem IEA z 2020 roku.

Zgodnie z analizą Aurora Energy z stycznia 2023 roku, import wodoru do Niemiec z Maroka, transportowanego statkiem jako ciekły wodór, jest najbardziej konkurencyjną opcją w 2030 roku, kosztując 4,58 euro/kgH2. Alternatywne metody kondycjonowania będą również konkurencyjne, jak korzystanie z ciekłych nośników organicznych wodoru (LOHC) do importu wodoru statkiem z Maroka będzie kosztować 4,68 euro/kgH2. Importy z Australii i Chile będą konkurencyjne tylko w przypadku transportu wodoru jako amoniaku, kosztującego odpowiednio 4,84 euro/kgH2 i 4,86 euro/kgH2. Aurora wskazała, że rurociągi dostarczą najtańszą opcję transportu dla importerów odnawialnego wodoru w Niemczech. Importy z Maroka rurociągami kosztowałyby 3,72 euro/kgH2 w 2030 roku. Import wodoru może więc być opłacalny dla niemieckiej gospodarki wodorowe, zależnie od dynamiki jej rozwoju.

Krytycy zbyt dużej roli importu wodoru w strategii Niemiec, podnoszą, że kraj ten może strzelać sobie w stopę, nie kładąc większego nacisku na produkcję własnego zielonego wodoru. Według niedawnej metaanalizy, opublikowanej przez Instytut Klimatu, Środowiska i Energii Wuppertal, przewiduje się, że koszt krajowej produkcji H2 w Niemczech wyniesie 0,07-0,13 euro/kWh w 2030 roku. Biorąc pod uwagę, że 1 kg wodoru odpowiada mniej więcej 33,3 kWh przy niższej wartości opałowej, dałoby to koszt w granicach 2,33-4,33 euro/kg lub 2,53-4,71 dolarów/kg. W przeciwnym razie badanie szacuje, że wodór transportowany na duże odległości, takie jak z Ameryk, będzie kosztować 0,09-0,21 euro/kWh (2,99-6,99 euro/kg) do 2030 roku, podczas gdy importy rurociągami są szacowane na 0,05-0,15 euro/kWh (1,67-5,00 euro/kg). Zgodnie z analizą przeprowadzoną przez Instytut Wuppertal, importy rurociągami spadną również do 0,04-0,12 euro/kWh (1,33-3,99 euro/kg) do 2050 roku. Oznacza to, że rząd niemiecki powinien zwiększyć wysiłki na rzecz budowy większej zdolności produkcyjnej wodoru w kraju oraz postawić na budowę połączeń z państwami z Afryki Północnej. Współpraca powinna obejmować́ badania naukowe, politykę̨ regulacyjną, bezpośrednie inwestycje oraz  handel wodorem, jak i powiązanymi technologiami i usługami. Tym samym niemiecki rynek wodoru może się stać pomostem w ściślejszych relacjach pomiędzy UE a państwami ościennymi. Kraje sąsiadujące z UE, dysponujące dużą ilością taniej energii elektrycznej z OZE, mogłyby stać się producentami zielonego wodoru, co miałoby współmierne konsekwencje geoekonomiczne, geopolityczne i umożliwiłoby przyśpieszenie ich rozwoju gospodarczego.

Podsumowanie

Choć aktualizacja niemieckiej strategi wodorowej to pozytywny krok w kierunku zielonej gospodarki wodorowej, nie jest pozbawiona swoich problemów i krytyki. Zbyt duże uzależnienie od importu wodoru, może zagrozić bezpieczeństwu energetycznemu Niemiec. W związku z tym strategia ta jest tylko początkiem tworzenia gospodarki wodorowej, a jej ostateczny sukces zależeć będzie od tego, jak będzie wdrażana i adaptowana w nadchodzących latach.

Bartłomiej Kupiec

Prawnik i analityk polityki klimatycznej. Redaktor naczelny portalu Energystreamer. Członek Stowarzyszenia "Z Energią o Prawie".  Zdobywał doświadczenie w wiodących polskich i międzynarodowych kancelariach prawnych, think-tankach oraz niemieckiej firmie konsultingowej. Ponadto zajmował stanowisko starszego specjalisty w Ministerstwie Rozwoju i Technologii, gdzie opracowywał i analizował regulacje dla sektora odnawialnych źródeł energii oraz społeczności energetycznych w celu wdrożenia unijnych dyrektyw do krajowego porządku prawnego.

Ukończył studia prawnicze na Uniwersytecie w Jagiellońskim w Krakowie. Absolwent Szkoły Prawa Amerykańskiego organizowanej przez The Catholic University of America, Columbus Law School w Waszyngtonie we współpracy z Uniwersytetem Jagiellońskim. Absolwent Szkoły Prawa Niemieckiego, organizowanej przez Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn we współpracy z Uniwersytetem Warszawskim.

Fot. Depositphotos