Zastosowanie technologii składowania i transportu wodoru w postaci ciekłej w transporcie ciężkim

W dniu 11 września 2021 roku w Chinach przeprowadzono pomyślnie pierwszy kompleksowy test pojazdów zasilanych ogniwami paliwowymi na wodór w postaci ciekłej. Test obejmował szereg prób, w tym izolację, napełnianie i testowanie współczynnika parowania systemu ogniw paliwowych oraz ocenę ogólnej wydajności pojazdu. Zakończenie tego testu stanowiło kluczowy krok w rozwoju technologii ogniw paliwowych na wodór w przemyśle, a także w przejściu od etapu badań do zastosowań przemysłowych.

Obecnie na całym świecie działa ponad 120 stacji tankowania wodoru w postaci ciekłej, co stanowi ponad jedną piątą wszystkich stacji paliwowych. Najstarsza z nich działa od ponad 10 lat, co dowodzi trwałości i efektywności tej technologii. W Chinach, po zmianie normy GB 50516—2010 „Techniczne specyfikacje stacji tankowania wodoru” w 2021 roku, wprowadzono wymagania dotyczące projektowania stacji tankowania w oparciu o metodę dostarczania wodoru. Zgodnie z nowymi przepisami, stacje tankowania mogą korzystać z przyczep z wodorem w postaci gazowej, kontenerów z wodorem w postaci ciekłej lub też z transportu wodoru rurociągami.

Pierwsza chińska stacja tankowania wodoru w postaci ciekłej została zbudowana w listopadzie 2021 roku w Pinghu, w prowincji Zhejiang. Stacja ta dysponuje zbiornikiem o pojemności 14 m³, dwiema wysokociśnieniowymi butlami na wodór o ciśnieniu 90 MPa oraz maszyną do tankowania o ciśnieniu 35 MPa, co pozwala na codzienne tankowanie do 1000 kg wodoru. Tego rodzaju stacje są niezbędnym ogniwem w łańcuchu dostaw wodoru, zwłaszcza w kontekście rosnącego zainteresowania pojazdami napędzanymi ogniwami paliwowymi.

Transport wodoru w postaci ciekłej dzieli się na trzy główne formy: transport drogowy, wodny oraz multimodalny. Transport drogowy jest najbardziej powszechny, zwłaszcza przy użyciu cystern, które umożliwiają przewóz wodoru z fabryk do stacji tankowania lub zakładów przemysłowych. Cysterny muszą spełniać rygorystyczne normy bezpieczeństwa, jako że wodór w stanie ciekłym klasyfikowany jest jako towar niebezpieczny. Przewóz odbywa się zatem w zgodzie z krajowymi przepisami dotyczącymi transportu towarów niebezpiecznych.

Cysterny transportowe mają różne specyfikacje w zależności od kraju. W Chinach objętość cysterny na wodór nie może przekroczyć 52,6 m³, a same cysterny są na stałe połączone z konstrukcją pojazdu, co sprawia, że są one przeznaczone tylko do transportu lądowego. Z kolei kontenery na wodór o standardowych wymiarach (np. 40 stóp, co odpowiada około 12 m długości) pozwalają na łatwy załadunek, transport i rozładunek. Tego rodzaju transport jest bezpieczniejszy niż transport cysternami, a sama konstrukcja kontenerów sprawia, że wodór jest lepiej chroniony przed potencjalnymi zagrożeniami.

Wielu ekspertów zauważa, że w najbliższych latach, szczególnie w krajach takich jak Japonia czy Australia, rozwój transportu wodoru na dużą skalę przyczyni się do znaczącej poprawy efektywności systemów transportu wodoru. Stworzenie globalnej sieci transportowej, obejmującej zarówno transport drogowy, jak i wodny, może znacząco obniżyć koszty i zwiększyć dostępność wodoru jako paliwa w transporcie. Wraz z rozwojem technologii, będzie również możliwe budowanie bardziej zaawansowanych statków do transportu wodoru, co umożliwi rozwój rynku wodoru na całym świecie.

Ważne jest, by procesy związane z transportem wodoru były nie tylko efektywne, ale także bezpieczne. Ze względu na niebezpieczeństwo związane z transportem tego gazu w stanie ciekłym, szczególną uwagę należy zwrócić na przestrzeganie norm bezpieczeństwa zarówno w transporcie drogowym, jak i wodnym. Ponadto, rozwój infrastruktury, w tym budowa nowych stacji tankowania oraz doskonalenie metod transportu, będą miały kluczowe znaczenie dla dalszego rozwoju rynku pojazdów zasilanych wodorem, zwłaszcza w kontekście ich wprowadzania na masową skalę.

Jak wodór może zmienić przyszłość energetyczną?

Wodór, jako jedno z najnowszych źródeł energii, cieszy się rosnącym zainteresowaniem na całym świecie. Jego produkcja opiera się na różnorodnych metodach, a zastosowanie znajduje się w wielu dziedzinach. To źródło energii charakteryzuje się szeregiem zalet, które stawiają je w czołówce rozważań o przyszłości sektora energetycznego. Jedną z najważniejszych cech wodoru jest jego zdolność do redukcji emisji węgla – wodór nie emituje dwutlenku węgla podczas spalania, co czyni go paliwem przyjaznym dla środowiska. Oprócz tego, wodór oferuje wiele korzyści takich jak wysoka wartość kaloryczna, niskie koszty produkcji oraz wszechstronność zastosowań w różnych branżach.

Globalne plany rozwoju przemysłu wodorowego stają się coraz bardziej ambitne. W 2020 roku Holandia przyjęła narodową strategię rozwoju energii wodorowej, planując do 2025 roku uruchomienie 50 stacji tankowania wodoru oraz wdrożenie 15 tysięcy pojazdów na ogniwa paliwowe. Niemiecka strategia wodorowa z tego samego roku ustala ramy dla rozwoju produkcji, transportu i innowacji w sektorze wodoru. Francja ogłosiła plany związane z produkcją samolotów napędzanych zielonym wodorem do 2035 roku. Unia Europejska, w swoim planie na rzecz neutralności węglowej do 2050 roku, stawia wodór jako jeden z kluczowych elementów transformacji energetycznej, a także stymulowania wzrostu gospodarczego w okresie powojennego odbudowy.

Podobne plany są realizowane w Stanach Zjednoczonych, Japonii i Korei Południowej, które kontynuują wsparcie dla rozwoju przemysłu wodorowego na podstawie już istniejących planów rozwoju. Chiny, z kolei, w 2022 roku ogłosiły ambitny plan rozwoju przemysłu wodorowego do 2035 roku, który obejmuje zarówno produkcję wodoru, jak i jego transport oraz wykorzystanie. Chiny wyznaczają trzy główne cele: wodór jako kluczowy element krajowego systemu energetycznego, wodór jako nośnik zielonej transformacji w sektorach energetycznych, oraz rozwój przemysłu wodorowego jako kluczowego elementu przyszłej strategii przemysłowej.

Wodór jest obecnie produkowany głównie z paliw kopalnych (węgiel, gaz ziemny), a także jako produkt uboczny w różnych procesach przemysłowych, takich jak produkcja gazu wielkopiecowego czy reakcje chemiczne w przemyśle chlorowo-alkalicznym. Jednym z najbardziej obiecujących i ekologicznych sposobów produkcji wodoru jest elektroliza wody. Proces ten, chociaż droższy w porównaniu do tradycyjnych metod, ma ogromny potencjał, zwłaszcza w kontekście rozwoju odnawialnych źródeł energii, które mogą stanowić źródło energii dla elektrolizerów.

Zasilanie pojazdów wodorem jest kolejnym wyzwaniem. Wodór może być wykorzystywany w ogniwach paliwowych lub silnikach spalinowych na wodór. Ogniwa paliwowe, które przekształcają energię chemiczną wodoru w energię elektryczną, są stosowane w pojazdach wodorowych. Coraz większa liczba krajów wprowadza plan rozwoju stacji tankowania wodorem. Do 2025 roku Chiny planują uruchomienie co najmniej 1000 stacji tankowania wodoru.

Równocześnie wodór znajduje zastosowanie w przemyśle chemicznym i metalurgicznym, gdzie jest używany jako surowiec do produkcji amoniaku, metali oraz w procesach syntez gazów. Z tego powodu rozwój przemysłu wodorowego wpływa na szeroką gamę gałęzi gospodarki.

Nie należy zapominać, że rozwój technologii związanych z wodorem nie tylko przyczyni się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, ale także do stworzenia nowych miejsc pracy, innowacji technologicznych oraz wspierania wzrostu gospodarczego. Jest to proces, który będzie wymagał globalnej współpracy, w tym wymiany technologii, wiedzy i doświadczeń między krajami. Również kwestie związane z inwestycjami w infrastrukturę oraz rozwój nowych technologii produkcji, transportu i magazynowania wodoru będą kluczowe dla sukcesu tego przemysłu.