Pierwsza na świecie instalacja produkcji wodoru w elektrolizerze zintegrowanym z elektrociepłownią pracuje w Elblągu

W Elblągu działa pierwsza na świecie dwukierunkowa instalacja produkcji wodoru w oparciu o ogniwa stałotlenkowe, współpracująca z blokiem biomasowym BB20 elektrociepłowni. To efekt projektu, prowadzonego od trzech lat przez Centrum Badawczo-Rozwojowe im. Faradaya z Grupy Energa oraz Instytut Maszyn Przepływowych we współpracy z Instytutem Energetyki. Rozwiązanie oparte jest na polskich patentach, technologii i know-how.

W 2022 r. wodór stanowił mniej niż 2% zużycia energii w Europie i był wykorzystywany głównie do produkcji produktów chemicznych, takich jak tworzywa sztuczne i nawozy. 96% tego wodoru było produkowane przy użyciu gazu ziemnego, co powodowało znaczne ilości emisji CO2. Komisja Europejska zaproponowała, aby do 2030 roku produkować 10 mln ton wodoru odnawialnego. Będzie on używany m.in. do napędzania pojazdów, ogrzewania ale też produkcji paliw syntetycznych.

Osiągnięcie zerowych emisji netto do 2050 r. w celu ograniczenia wzrostu temperatury na świecie do 1,5°C nadal stanowi istotne wyzwanie dla globalnego sektora energetycznego. Według raportu rocznego Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) do 2050 r. nastąpi przejście z paliw kopalnych na źródła odnawialne: przewiduje się, że prawie 90% produkcji energii elektrycznej będzie pochodzić ze źródeł odnawialnych. Zielony wodór będzie również odgrywał kluczową rolę w dekarbonizacji.

W odpowiedzi na te wyzwania już w 2018 roku Energa (obecnie w Grupie Orlen) podjęła działania zmierzające do wsparcia produkcji wodoru w oparciu o własne, lokalne rozwiązania. Do współpracy zaproszono wiodące instytuty badawcze i naukowców, którzy przedstawili propozycje rozwiązań. Wspólnie opracowany projekt pod nazwą rSOC jest współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, poprzez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Operacyjnego Innowacje i Rozwój.

– Uruchomienie dwukierunkowej instalacji produkcji wodoru w Elblągu to bardzo ważne osiągnięcie w ramach projektu, który prowadzimy od trzech lat wraz z wiodącymi instytutami badawczymi. Testy instalacji potwierdziły zakładane parametry pracy, co jest szczególnie istotne w kontekście zwiększającego się zapotrzebowania na zielony wodór w Polsce oraz przez Grupę Orlen. Wyniki projektu oraz pozyskany know-how będziemy dalej wykorzystywać w ramach obecnych i przyszłych projektów wodorowych realizowanych przez naszą Grupę. – mówi Maciej Wiatrak, prezes Zarządu Centrum Badawczo-Rozwojowego im. Faradaya.

Projekt Centrum Badawczo-Rozwojowego im. Faradaya oraz Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, zrealizowany w oparciu o technologię Instytutu Energetyki i z udziałem jego ekspertów, został zlokalizowany w Elblągu na terenie elektrociepłowni należącej do spółki Energa Kogeneracja. Instalacja współpracuje z blokiem biomasowym BB20, produkując zielony wodór. Jej unikalną cechą jest to, że może ona również działać jako ogniwo paliwowe, przetwarzając wodór na prąd elektryczny. Dlaczego jest to takie istotne? Ponieważ rozwiązanie tego typu może być używane nie tylko do produkcji wodoru, który posłuży np. do napędu samochodów czy autobusów, ale także jako magazyn energii.

– Ważnym elementem projektu jest powiązanie opracowanego systemu z rzeczywistym blokiem energetycznym, przeprowadzone analizy i badania eksperymentalne dostarczają szerokiej wiedzy o pracy bloku w warunkach współpracy z instalacją generującą wodór. Zagadnienie współpracy bloków energetycznych z systemami generacji wodoru wykorzystującymi parę z upustów turbin bloków energetycznych będzie w niedalekiej przyszłości stanowić jedno z podstawowych zagadnień z jakim spotkają się jednostki wytwórcze krajowej energetyki zawodowej. Zastosowanie opracowanego w ramach projektu systemu prowadzi do optymalizacji pracy bloku parowego. – dodaje prof. IMP PAN Marcin Lackowski, dyrektor Instytutu Maszyn Przepływowych PAN.

– Instalacja jest małoskalową demonstracją przełomowego rozwiązania jakim są stałotlenkowe ogniwa elektrochemiczne, które mogą pracować naprzemiennie w trybie elektrolizera lub ogniwa paliwowego. Instalacja pilotażowa udowadnia, że aktywa wytwórcze konwencjonalnej energetyki mogą odegrać nową rolę, jako źródła pary i energii dla elektrolizerów. Możliwość replikacji tego rozwiązania jest bardzo szeroka i z powodzeniem może być wykorzystana w instalacjach wytwarzania wodoru oraz magazynowania energii dużej mocy. Jesteśmy dumni z tego, że pierwszy obiekt tego typu powstał w oparciu o technologię i projekt Instytutu Energetyki – dodaje prof. Jakub Kupecki, Dyrektor Instytutu Energetyki.

Chociaż instalacja w Elblągu jest nieduża, ponieważ jej moc wynosi 10 kW, to jej uruchomienie było ważnym kamieniem milowym dla rozwoju technologii wodorowych w kraju. Zapotrzebowanie na tego typu instalacje będzie w najbliższych latach gwałtownie rosnąć, a takie projekty jak RSOC są jedną z dróg dla rozwoju produkcji wodoru.

Rozwój infrastruktury związanej z wodorem jest jednym z priorytetowych obszarów rozwojowych Grupy ORLEN i jednocześnie ważnym elementem zaktualizowanej strategii ORLEN2030. Na rozwój produkcji wodoru w technologiach nisko i zero emisyjnych Grupa ORLEN planuje przeznaczyć niemal 7,5 mld zł. Do 2030 roku ORLEN chce udostępnić łącznie ponad 100 stacji tankowania wodoru dla transportu drogowego i kolejowego.

Bielsko-Biała, Gorzów Wielkopolski, Kraków, Piła i Warszawa to miasta, w których w połowie 2025 roku zostaną oddane do użytku kolejne, ogólnodostępne stacje tankowania wodoru. PKN ORLEN i Europejska Agencja Wykonawcza ds. Klimatu, Środowiska i Infrastruktury (CINEA) podpisały umowę dotyczącą bezzwrotnego dofinansowania budowy tych obiektów. Chodzi o ponad 60 mln zł przyznanych w ramach unijnego programu CEF Transport Alternative Fuels Infrastructure Facility.

PKN Orlen uruchomił pierwszy w Polsce program edukacyjny dotyczący wodoru, skierowany do studentów i absolwentów uczelni wyższych. Do udziału w Akademii Wodorowej zostało zaproszonych 30 uczestników, którzy będą zdobywać wiedzę i praktyczne umiejętności w dziedzinie produkcji wodoru i jego wykorzystania m.in. jako paliwa transportowego. Głównym celem Akademii jest szkolenie i rozwój kadr wyspecjalizowanych w technologiach wodorowych oraz ich praktycznym wykorzystaniu w biznesie.

Akademia Wodorowa to inicjatywa, która powstała w ramach Mazowieckiej Doliny Wodorowej - programu, który ma pomóc w realizacji projektów badawczo-rozwojowych dotyczących wodoru, kształcenie wyspecjalizowanych kadr i działań wspierających procesy regulacyjne. Organizatorem Akademii Wodorowej jest PKN Orlen, a partnerami są m.in. przedstawiciele przemysłu motoryzacyjnego, tacy jak Toyota, czy kolejowego – PESA Bydgoszcz oraz uczelnie wyższe: Politechnika Łódzka, Politechnika Warszawska, Politechnika Gdańska i Centrum Badawcze PAN – Konwersja Energii i Źródła Odnawialne.