Kupecki: Rozwój wodoru w Polsce powinien być ewolucyjny, ale i szybki (ROZMOWA)

29 września 2021, 07:25 Energetyka
Fot. Jakub Kupecki. Grafika: Gabriela Cydejko.
Fot. Jakub Kupecki. Grafika: Gabriela Cydejko.

Przed polską branżą wodorową jest niezwykła szansa rozwoju, jednak musimy nauczyć się słuchać nawzajem. Dotyczy to naukowców i biznesu – mówi prof. Jakub Kupecki z Instytutu Energetyki w rozmowie z BiznesAlert.pl. – Powinniśmy działać ewolucyjnie, jednakże w szybkim tempie, jeżeli chcemy tworzyć i weryfikować krajowe technologie. Podstawowa rzecz, którą powinniśmy bezzwłocznie zrobić, to zacisnąć pasa i zbudować pierwsze demonstracyjne oraz pilotażowe instalacje z własnych środków lub też ze wsparciem zewnętrznym – dodaje.

BiznesAlert.pl: Jaki jest polski potencjał technologii wodorowych?

Jakub Kupecki: Rozwój wodoru to złożony i rozbudowany łańcuch wartości. W grupie roboczej ds. budowy krajowego łańcucha gospodarki wodorowej przy ministerstwie klimatu i środowiska, którą mam przyjemność koordynować, musimy patrzeć na całość procesu. Rozpatrujemy kompletny ciąg od elektrolizera lub innego procesu, który wytwarza wodór w danej technologii, o konkretnej czystości, w pewnej ilości a do tego zadanej lokalizacji, następnie należy uwzględnić sposób dystrybucji i magazynowania tego gazu a finalnie musimy się zastanowić nad rolą wodoru, gdzie go wykorzystać w jaki sposób, do jakich procesów oraz pod jakimi warunkami będzie to możliwe.

Nie bez znaczenia pozostaje kwestia przesunięcia tych elementów łańcucha wartości w czasie i przestrzeni. Tutaj zatem pojawia się kwestia magazynów, gazociągów lub wodorociągów, dedykowanych dla gospodarki wodorowej materiałów. Dochodzi ponadto szereg zagadnień dot. certyfikacji, oznaczania jakości oraz zapewnienia zgodności z normami czystości. Ostatecznie dochodzimy do etapu wykorzystania wodoru czy to w energetyce, np. w turbinach gazowych z możliwością dotrysku wodoru a docelowo w całości zasilanych wodorem, układów kogeneracyjnych z ogniwami paliwowymi, sektora automotiv, czyli wodoromobilności, uwzględniając jednocześnie transport poza drogowy czyli kolej i żeglugę, transport małogabarytowy, w tym wózki widłowe. Znane są nam rynki na których wodoryzacja transportu poza drogowego jest szczególnie atrakcyjna, przykładowo w Kalifornii, w której plan wodoryzacji portów (Long Beach i Huntington Beach) jest już realizowany.

W Polsce mamy mocny akcent na wodoryzację kolei. Musimy w tym zakresie działać pragmatycznie, skupiając się na tych obszarach, w których efekty będą wymierne a działania uzasadnione. Istotne będzie zorientowanie działań na te linie, które nie są zelektryfikowane aby uniknąć sytuacji, w której doprowadzimy do eksploatacji lokomotyw wodorowych na liniach, które mogą być z powodzeniem obsługiwane przez pojazdy elektryczne, w przypadku których sprawność całkowita procesu jest wyższa, gdyż odchodzi nam szereg strat w ciągu procesowym, w tym generacji wodoru, jego sprężania i magazynowania.

Jaka powinna być rola wodoru w całym łańcuchu wartości? 

Problemy, które najczęściej nazywam potykaczami, to nieprecyzyjne definicje prawne, i regulacje nienadążające za rozwojem technologii, brak centralnego planu finansowania, brak koordynacji różnych działań bo mamy realizowanych jednocześnie kilkadziesiąt projektów w tym stopniu, że one się pokrywają bądź konkurują ze sobą oraz wielokrotnie są finansowane z tych samych źródeł, to zły sygnał dla biznesu. Te problemy nie dotyczą bezpośrednio możliwości technicznych i technologicznych ale znacząco stopują wodoryzację gospodarki. Kolejnym istotnym problemem, z którym mierzymy się już dzisiaj są kwestie dotyczące ubezpieczania instalacji oraz obiektów wodorowych. Obserwujemy sytuację, w której brokerzy firm ubezpieczeniowych nie znają i nie rozumieją tych technologii a w efekcie stosują wysokie stawki gdyż nie potrafią rzetelnie ocenić ryzyko.

W kontekście rozwiązywania czy też przezwyciężania tych problemów, państwo powinno być moderatorem grup roboczych, które pracują nad dokumentami kierunkowymi. To co udało nam się dotychczas wypracować, to strategia wodorowa, która ma zostać niebawem przyjęta. Uzupełnia i operacjonalizuje ją Polskie Porozumienie Wodorowe, czyli umowa sektorowa, której zapisy zostały wypracowane w toku wielomiesięcznych prac, które zaangażowały kilkaset osób z różnych instytucji. Ministerstwo klimatu i środowiska było katalizatorem tych prac i na bieżąco monitorowało postępy, angażując koordynatorów sześciu grup roboczych w cykliczne spotkania komitetu sterującego z udziałem wiceministra klimatu Ireneusza Zyski, który nadzoruje te prace. Uważam, że najlepszym dowodem na zrozumienie złożoności problemów, które wynikają z transformacji w kierunku gospodarki wodorowej jest powstanie Departamentu Elektromobilności i Gospodarki Wodorowej. To też pokazuje wolę działania i wsparcia państwa. Administracja centralna zainicjowała i prowadzi dialog z przedsiębiorcami, którzy w mojej opinii muszą być kręgosłupem gospodarki wodorowej. To przemysł będzie wdrażał nowe technologie i będzie tworzył miejsca pracy. Firmy i koncerny będą definiować kierunki rozwoju technologii, będąc jednocześnie ich biorcami. Im lepiej będziemy się wzajemnie słuchać, komunikując na każdym etapie działań zdefiniowanych w projekcie strategii wodorowej, tym fundamenty rozwoju tego nowego ekosystemu będą bardziej trwałe. Pozytywnym efektem powinno być działanie określane market pull, nie zaś market push. Oznacza to tworzenie technologii pod konkretne potrzeby rynku nie zaś poszukiwanie odbiorców na rozwiązania opracowane w przeszłości raz, w stosunku do których podejmuje się próbę ulokowania ich w gospodarce z pominięciem realiów rynku.

W jakich gałęziach branży wodorowej polskie firmy mają największą szanse na sukces?

Trzeba odpowiedzieć sobie na pytanie. czy chcemy iść w rozwiązanie, które wygrywa efektem skali, jak fabryki, które będą produkowały setki tysięcy czy miliony danych komponentów, urządzeń lub maszyn czy też może ukierunkowujemy swoje działania na zaawansowane technologie. W ich przypadku, przewagi zyskujemy dzięki udoskonalaniu innowacyjnych rozwiązań, w odniesieniu do których szczególnie wysokie osiągi i żywotność kompensują wysokie koszty jednostkowe, co w całościowej analizie struktury kosztów CAPEX/OPEX pozwala na uzyskanie opłacalności w stosunku do produktów masowych o niskich osiągach ale wytwarzanych w skali gwarantującej niski koszt CAPEX. Przykładowo w Instytucie Energetyki, udoskonalamy wysokotemperaturowe lub jak często się je nazywa ceramiczne, elektrolizery, szczególną uwagę poświęcając automatyzacji procesów wytwórczych z zastosowaniem metod przyrostowych. Jednocześnie zwiększamy osiągi i żywotność istniejącej technologii oraz przestawiamy proces wytwórczy na techniki skalowalne, przystosowane do masowej produkcji. Docelowo pozwoli to konkurować kosztowo z niskotemperaturowymi elektrolizerami.

Od początku naszej aktywności w obszarze technologii wodorowych działaliśmy w taki sposób, aby w przyszłości móc rozwijać ten produkt i go ulepszać. Analizując potencjał krajowych jednostek naukowych i badawczych, które wielokrotnie już dzisiaj wytwarzają i dostarczają produkty rynkowe w formule komercyjnej, możemy zidentyfikować nisze technologiczne. Wymaga to jednak gruntownej zmiany sposobu działania tych podmiotów. Wszystkie instytuty badawcze i naukowcy  muszą wsłuchiwać się w potrzeby przemysłu i orientować swoje działania na cele definiowane przez przemysł. Sukcesem nie jest udoskonalenie produktu lub procesu w efekcie wieloletniego projektu badawczego. Sukcesem jest tworzenie innowacji, która szybko będzie mogła być wprowadzona na rynek a środowisko badawcze i naukowe pełnić będzie dla niej rolę zaplecza B+R, zorientowanego na dalszych udoskonaleniach tych nowych rozwiązań i obniżaniu kosztów wytwarzania. Każda innowacja produktowa lub procesowa musi być weryfikowana w realiach rynkowych. Jeżeli nie spełnia podstawowych kryteriów kosztowych lub wręcz nie jesteśmy w stanie zdefiniować segmentu rynku, w którym będzie oferowała jakiekolwiek przewagi, powinna zostać wyłączona z dalszych rozważań, czyli de facto nie finansowana.

Jak zbudować sektor wodorowy gospodarki Polskie i czego unikać na tej drodze?

Z moich obserwacji wynika, że w relacjach między badaczami i naukowcami a biznesem wielokrotnie pojawia się oczekiwanie przedstawianie gotowego, działającego produktu czy rozwiązania w bardzo krótki czasie. Te rozwiązania wielokrotnie nie istnieją lub są tworzone jako dedykowane technologie pod potrzeby klienta, tj. nie są produktami z półki. Globalni gracze w łańcuchu gospodarki wodorowej też określają czasy dostawy swoich produktów na kilkanaście lub kilkadziesiąt miesięcy. Wszyscy musimy mieć tego świadomość.

Lokalnie, powinniśmy działać ewolucyjnie, jednakże w szybkim tempie, jeżeli chcemy tworzyć i weryfikować krajowe technologie. Podstawowa rzecz, którą powinniśmy bezzwłocznie zrobić, to zacisnąć pasa i zbudować pierwsze demonstracyjne oraz pilotażowe instalacje z własnych środków lub też ze wsparciem zewnętrznym. Na ich podstawie możemy zdobyć unikalne kompetencje i doświadczenie eksploatacyjne, określić kierunki dalszych udoskonaleń i rozwoju technologii . Jeżeli efekty są pozytywne to wtedy możemy angażować przedstawicieli biznesu i pokazując te układy demo i piloty jako pierwsze weryfikatory rynkowe a dopiero potem rozpatrywać wdrożenia w pełnej skali. Nie bez znaczenia pozostaje fakt, iż pierwsze doświadczenia eksploatacyjne pozwalają nam zweryfikować strukturę kosztów stałych i zmiennych a w efekcie określić na przykład koszt produkcji wodoru w danej skali, w konkretnym procesie i lokalizacji.

Na pewno nie należy popełniać błędów, jakie zdarzały się w konwencjonalnej energetyce na przestrzeni ostatnich dwóch dekad. Najgorsze, co można zrobić to stworzyć przysłowiowy arkusz obliczeniowy Excel do analiz techniczno-ekonomicznych ze sztywnymi założeniami a potem w niego bezgranicznie uwierzyć. Nie wolno nam też zapominać że realia rynkowe dla nowych technologii zmieniają się bardzo szybko, a dynamika tych zmian w czasie pandemii jest jeszcze większa.  Na każdym etapie projektu trzeba weryfikować założenia, analizować wszystkie scenariusze a gdy trzeba zmieniać podejście. Bardzo dużo przedsięwzięć nie osiągnęło sukcesu w branży wodorowej, ponieważ ich założenia planistyczne nie były dostosowane do realiów. Obserwujemy zmiany cen gazu, cen energii, zmiany zdolności przesyłowych energii elektrycznej i gazu, struktura cen materiałów krytycznych, w tym pierwiastków ziem rzadki regularnie się zmienia. Pojawiają się problemy z dostępnością wody. Nie zapominajmy że wytworzenie jednego kilograma wodoru wymaga blisko dziesięciu kilogramów wody. Słyszymy o planie rozwoju 8 GW w instalacjach elektrolizerów na Ukrainie, podczas gdy na Ukrainie występuje szczególnie dotkliwa susza. To musi tylko jeden z przykładów, który musi dawać nam do myślenia i zmusza do patrzenia na nowe technologie całościowo. Nie możemy zawężać naszej perspektywy. Musimy patrzeć na cały krajobraz, który nas otacza, uwzględniając wszelkie ryzyka które już dzisiaj są obecne ale również te, które mogą się pojawić i zmaterializować w perspektywie najbliższej dekady lub dwóch. Należy pamiętać, że horyzont czasowy polskiej strategii wodorowej j i Polityki Energetycznej Polski to 2040 rok.

Rozmawiał Mariusz Marszałkowski

Autostrada wodorowa z Ukrainy do Niemiec bez Polski, ale z polskim śladem