Europa dominuje w światowej produkcji patentów wodorowych

Wodór
© JEGAS RA

Patenty w obszarze wodoru są opracowywane głównie przez państwa Unii Europejskiej oraz Japonię – wynika z pierwszej analizy globalnych danych patentowych dotyczących innowacji w technologiach wodorowych przygotowanej przez Międzynarodową Agencję Energii (IEA) i Europejski Urząd Patentowy (EPO). – [Badanie – przyp. red.] obejmuje technologie z pełnego zakresu dostaw, magazynowania, dystrybucji i przetwarzania wodoru oraz aplikacji dla użytkowników końcowych, a także wprowadzanie nowych strategii wyszukiwania w celu porównania innowacji przyrostowych związanych z ugruntowanymi procesami paliw kopalnych z pojawiającymi się technologiami motywowanymi wyzwaniem klimatycznym – wskazano w podsumowaniu raportu⁽¹⁾.

Czego dowiadujemy się z analizy danych patentowych?

W 2020 r. prawie 80% patentów dotyczyło technologii niskoemisyjnych

W latach 2011-2020 zgłoszonych na całym świecie patentów dotyczących niskoemisyjnych technologii wytwarzania diwodoru (H2) było dwukrotnie więcej niż patentów dotyczących jego wytwarzania z paliw kopalnych. W 2020 roku prawie 80% wszystkich tych patentów dotyczyło technologii niskoemisyjnych, takich jak elektroliza alkaliczna.

- Podczas gdy produkcja wodoru pozostaje prawie całkowicie oparta na paliwach kopalnych, patentowanie już przyniosło znaczną zmianę w kierunku alternatywnych, niskoemisyjnych metod. Ta zmiana przewiduje boom na elektrolizery, dziedzinę, w której Europa zyskała przewagę pod względem nowych zdolności produkcyjnych – czytamy w podsumowaniu.

Co więcej, innowacje w sprawdzonych technologiach wodorowych są zdominowane przez europejski przemysł chemiczny, ale nowi „potentaci” patentujący wodór to firmy z sektora motoryzacyjnego i chemicznego, koncentrujące się na technologiach elektrolizy i ogniw paliwowych. - Działalność patentowa dotycząca wykorzystania wodoru w sektorze motoryzacyjnym nadal rozwija się w znacznie szybszym tempie niż w przypadku innych zastosowań końcowych, pomimo pewnych niedawnych postępów w zakresie wykorzystania wodoru do produkcji stali. Jednak innowacja musi jeszcze znacząco rozwinąć się w innych zastosowaniach przemysłowych, w tym w transporcie dalekobieżnym z wykorzystaniem paliw na bazie wodoru – wskazano.

Jak głosi finalna konkluzja: Nierówne tendencje w patentach związanych z wykorzystaniem wodoru w różnych technologiach i regionach wskazują na możliwości działań politycznych, które pomogą w realizacji przyszłości zerowej emisji netto.

Paliwo (nie)dalekiej przyszłości

W kontekście rosnących cen paliw kopalnych i konieczności odejścia od rosyjskich surowców energetycznych dyskusja o przyszłości technologii wodorowych nabiera nowego znaczenia. Czy wodór faktycznie ma szansę zastąpić tradycyjne źródła energii? Między innymi na to pytanie odpowiedzi szukali eksperci Multiconsult Polska w raporcie pt. „Transformacja energetyczna. Szanse i wyzwania w kontekście rezygnacji z surowców rosyjskich⁽²⁾”.

Zdiagnozowano sześć głównych barier dotyczących wizji wodoru jako paliwa przyszłości:

1. Wodór ma specyficzne właściwości. Występuje powszechnie we wszechświecie, ale na Ziemi jedynie w związkach.Charakteryzuje się bardzo małą gęstością i jest bardzo lekki. Uwolniony jako gaz natychmiast ucieka w kosmos.
2. Trudno go magazynować i przewozić. Bardzo mała cząsteczka wodoru jest w stanie swobodnie przeniknąć przez gumowe uszczelki czy rury z tworzywa sztucznego. Szacuje się, że podczas doby ze zbiornika ubędzie nawet 1-3% objętości zmagazynowanego wodoru. Przewożenie wodoru cysternami samochodowymi jest nieekonomiczne ze względu na jego małą gęstość. Standardowa naczepa samochodu ciężarowego przewiezie dziewięć dużych pojemników ciśnieniowych o całkowitej zawartości 4000 Nm³ wodoru pod ciśnieniem 200 bar. W przeliczeniu pojazd o masie 40 ton przewozi zaledwie 335 kg wodoru.
3. Jest bardzo łatwopalny. Wodór zapala się w szerokim zakresie stężenia w powietrzu, jego zawartość w przedziale od 4 do 75% jest niebezpieczna. Do wybuchu wystarczy energia rzędu 0,02 mJ. Istnieje zagrożenie przy obsłudze infrastruktury wodorowej. Co więcej, wodór jest bezwonny i pali się niewidocznym płomieniem, a próby gaszenia płonącego gazu mogą spowodować jeszcze bardziej niebezpieczną eksplozję wtórną. Wybuch 1m³ wodoru ma moc porównywalną z 2 kg dynamitu.
4. Jest wtórnym źródłem energii. We wszystkich metodach aby pozyskać energię z wodoru, trzeba najpierw zużyć energię na pozyskanie samego wodoru. Wytworzenie wodoru wymaga więcej energii, niż można z niego pozyskać.
5. Jest potrzebny gdzie indziej. Obecnie na świecie produkuje się ok. 80 mln ton wodoru rocznie, z czego praktycznie wszystko jest zużywane w miejscu wytworzenia. Najwięcej wodoru zużywa przemysł chemiczny, głównie do produkcji nawozów amonowych.
6. Nie ma z czego go produkować. Na Ziemi wodór znajdziemy w wodzie, gazie ziemnym czy ropie naftowej. Już dziś zmagamy się z okresowymi niedoborami wody. Gdyby wykorzystać ją na masową skalę do produkcji wodoru w procesie elektrolizy, wpłynęłoby to na gospodarkę wodno-ściekową. Tańszą techniką jest produkcja wodoru w procesie reformingu metanu, który jest głównym składnikiem drożejącego gazu ziemnego, i który również wykorzystuje się do produkcji nawozów, a te z kolei do produkcji żywności.

Czytaj: Ramy regulacyjne dla wodoru. Projekt Prawa energetycznego w konsultacjach

W najbliższych latach Unia Europejska będzie musiała zdecydować, czym zastąpić gaz ziemny przy braku własnych źródeł – zauważają eksperci Multiconsult. - Wielu z nadzieją patrzy w kierunku wodoru, jednak aby myśleć o nim jako o paliwie przyszłości, musielibyśmy najpierw uporać się z ograniczeniami, jakie wiążą się z jego produkcją, magazynowaniem i wykorzystaniem na skalę przemysłową – podsumowano w komunikacie prasowym.

Dominika Adamska
Sekretarz redakcji, geograf